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三月份,有一条消息震惊了许多人——“2015年3月2日,全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布”。“据消息称,这款石墨烯手机,核心技术由中国科学院重庆绿色智能技术研究院,和中国科学院宁波材料技术与工程研究所开发,采用最新研制的石墨烯触摸屏、电池和导热膜等新材料,在屏幕显示、电池续航能力以及防止手机发烫方面有一定优势。”
在去年,华为公司创始人任正非也在一次采访中大赞石墨烯的前景。
“我认为这个时代将来最大的颠覆,是石墨烯时代颠覆硅时代,但是颠覆需要有继承性发展,在硅时代的成功佼佼者最有希望成为石墨烯时代中的佼佼者。边沿机会还是硅时代的领先公司。不可能完全凭空出来一个小公司,然后就领导了时代脉搏,而且石墨烯这个新技术在世界上的发展也不是小公司能做到的。”
那么,石墨烯究竟有何神奇之处,以至于各界都在追捧?下面我们一起来了解石墨烯到底是什么?
石墨烯由碳原子形成的原子尺寸蜂巢晶格结构
石墨烯是什么?
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈˙海姆和康斯坦丁˙诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
虽然名字里带有石墨二字,但它既不依赖石墨储量也完全不是石墨的特性:石墨烯导电性强、可弯折、机械强度好,看起来颇有未来神奇材料的风范。如果再把它的潜在用途开个清单——保护涂层,透明可弯折电子元件,超大容量电容器,等等——那简直是改变世界的发明。
石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/m˙K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V˙s,又比纳米碳管或硅晶体(monocrystalline silicon)高,而电阻率只约10-6 Ω˙cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
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