提到石墨烯相信大家都会有一定的印象,石墨烯又被称为“材料之王”在2014年被科学家发现,虽然石墨烯只有一个碳原子那么厚,但它的强度却是钢的100倍,而且灵活度非常高。石墨烯所带来的技术革命,正在一点点地改变着我们的生活!
石墨烯的概念提出
那么石墨烯概念究竟是什么时候被提出的呢?其实早在20世纪40年代就已经有研究者提出了石墨烯的概念,但在很长的一段时间内石墨烯的研究都仅从理论的角度开展。直至2004年,Geim等人通过机械剥离高定向热解石墨首次获得石墨烯。石墨烯的成功制备促进了二维材料的发展。石墨烯是最早被合成出来的二维原子晶体,由于其具有一系列出色的性能而受到广泛关注。石墨烯的强度、刚度、弹性高,具有良好的力学性能。此外,石墨烯热导率和电子迁移率极高,且带隙可调。
石墨烯的应用
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是21世纪的革命性的材料。
电子产品
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。石墨烯还可以用来制造超薄的柔性触摸屏,以后,你再也不用担心把智能手机摔碎了。2018年,美国麻省理工学院和哈佛大学的物理学家们发现,石墨烯展现出更奇妙的电子特性,石墨烯可以被调节为两个极端:绝缘体或超导体。表现出两种极端不同的电气特性:作为绝缘体,电子在其中完全无法流动;作为超导体,电子在其中可在零电阻的情况下流动。
防弹背心
石墨烯薄而坚固,其可吸收的冲击力是用于制作防弹背心常用材料的2倍。另外,石墨烯是超轻的,因此对磨损的限制较小。不仅是防弹背心,石墨烯也可以用于制作其他防弹表面,例如防弹窗等。
大气污染
石墨烯对如一氧化碳、一氧化氮、氨气等气体有很好的吸附作用。而一氧化碳、一氧化氮都属于大气污染物,大至火力发电厂、冶炼厂,小至汽车都会在运行或使用过程中大量产生上述两种污染物。
导电塑料
导电填料一般选用纤维状与片状导电材料,包括金属纤维、金属片材、导电碳纤维、导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、金属合金填料等,石墨烯是一种性能最优益的填料。
可饮用的海水
石墨烯有助于解决世界水危机,由石墨烯制成的膜可以让水通过,但把盐过滤掉。换句话说,石墨烯可以彻底改变海水淡化技术。麻省理工学院的研究人员发现,这种材料的透水性比传统的反渗透膜高出几个数量级,而且纳米多孔石墨烯在水净化中可能发挥着重要作用。在2018年的一项研究中,澳大利亚联邦科学与工业研究组织的研究人员使用了一种被称为“graphair”的石墨烯,仅过滤了一次,就将海水净化为了饮用水。过滤中只用到了加热装置、石墨烯、薄膜过滤器和一个小水泵,该项技术有望在未来得到推广。