元素百科为您介绍:“石墨烯时代”离我们有多远?虽说这个神奇的材料已经被提出了各类设想,但是离科学家所期盼的“石墨烯时代”依然还有一定的距离。其实就在2012年,因石墨烯而获得诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫就曾经在《自然》上发表文章讨论石墨烯的未来,他认为这项材料的前途是光明的,但是其中的研发道路却是曲折的。
石墨烯应用与“石墨烯时代”
在真正投入日常生活使用之前,还有一些重要的问题需要得到解决,近两年来的发展也基本证明了他们的预测。考虑到产业更新的巨大成本,石墨烯的好处可能不足以让它简单地取代现有的设备——它的真正前景,或许在于为它的独到特性量身定做的全新应用场合
在科学家的构想中,石墨烯是一种为IT行业而生的材料。
未来石墨烯使用较为有前景的方向是显示设备——触屏、电子纸,等等。但是目前石墨烯和金属电极的接触点电阻很难对付。在电子产品中,石墨烯超强的导电性反而是它进入实际生产中的一个桎梏。
现代电子产品全部是建筑在半导体晶体管之上,而它有一个关键属性称为“带隙”:电子导电能带和非导电能带之间的区间。正因为有了这个区间,电流的流动才能有非对称性,电路才能有开和关两种状态——可是,石墨烯的导电性能实在太好了,它没有这个带隙,只能开不能关。
只有电线没有逻辑的电路是毫无用途的,所以要想靠石墨烯创造未来电子产品,取代硅基的晶体管,必须人工植入一个带隙——但是简单植入又会使石墨烯丧失它的独特属性。
目前针对这个领域的研究的确不少,如多层复合材料、添加其他元素、改变结构等等,但是诺沃肖洛夫等人认为这个问题要真正解决,还要至少十年。
“石墨烯时代”的弊端——污染
除了它自身属性的问题之外,石墨烯产业还有一个意想不到的麻烦:污染。
石墨烯产业目前最成熟的产品之一可能是所谓“氧化石墨烯纳米颗粒”,它造价便宜,但对人体很可能有一定毒性,且研究者发现它在地表水里非常稳定、极易扩散。所以虽然现在对它的环境影响下断言还为时太早,但它是否会对环境造成污染也成为了其投放生产前需要解决的一个潜在问题。
因而,石墨烯的发明者诺沃肖洛夫曾经给它的发展定性:“石墨烯的真正潜能只有在全新的应用领域里才能充分展现:那些设计时就充分考虑了这一材料特性的产品,而不是用来替代现有产品里的其他材料。”
石墨烯和聚苯胺形成三维复合结构,表现出优异的超级电容器性能。(编辑:YD)
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