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“万能材料”石墨烯 万能在哪?

2016-02-25 09:19来源:科普中国微平台关键词:石墨烯超级电容器万能材料收藏点赞

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3. 我们在日常生活中能接触到这种材料吗?

通过上文的描述,我们可以知道,石墨烯可以通过减薄石墨来获得。而石墨是自然界中分布十分广泛的材料,在我们日常生活中是经常可以接触到的。最普遍的一个例子就是铅笔,当你用铅笔写字的时候,在纸上留下淡淡的石墨痕迹,实际上这个时候你就在制造石墨烯。

4. 石墨烯有助于研制超级电池、高级计算机和太空电梯?

关于超级电池:石墨烯有很高的比表面积,这是它能够应用于超级电容器最关键的原因。所谓比表面积,就是单位质量的材料所拥有的表面积。也就是说材料分得越细小,比表面积越大。石墨烯因为只有一个原子层厚度,材料中所有的原子几乎都露出一半来贡献表面积,所以它的比表面积是极高的。用石墨烯制成的超级电容器是可以实现充放电过程的,其存储密度远远高于目前主流的电容器。最近美国加州大学洛杉矶分校的研究人员就开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器,该电容器不仅外形小巧,而且充电速度为普通电池的1000倍,可以在数秒内为手机甚至汽车充电,同时可用于制造体积较小的器件。

关于高级计算机:这主要涉及石墨烯在集成电路中的应用。①石墨烯良好的导电性能,非常适用于频率不断提升的高频电路;②其超高的载流子迁移率有助于大幅度降低能耗、提升微电子集成器件的运行速度;③石墨烯是透明的材料,可以制成柔软的透明电极,应用可折叠的触摸屏。④现代半导体微加工工艺都是二维平面工艺,即在一个平面上进行掺杂、刻蚀、连电极等基本加工。石墨烯的二维结构与之恰好匹配,传统的微加工工艺完全适用石墨烯微、纳米尺度结构的加工。

关于太空电梯:所谓太空电梯,就是要能将乘客从地面送到三万六千公里高空的空间站的电梯。这就需要一条强度超高的缆绳,前面已经提到,石墨烯是目前所发现的强度最高的材料,所以有科学家提出利用石墨烯做成太空电缆的设想。但是仅仅只是强度这一参数符合要求还不够,就目前的技术来讲,人们还无法制造出如此之长的石墨烯缆绳。因此石墨烯太空电梯还只是停留在设想的阶段。

部分图片来源于网络

作者: 谢立,中国科学院物理研究所 纳米物理与器件实验室 博士研究生

原标题:“万能材料”石墨烯,万能在哪?
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