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石墨烯是現(xiàn)在已知存在的材料中最硬最薄的。石墨烯由碳原子組成,導(dǎo)電和導(dǎo)熱的能力比任何其他材料都要強(qiáng)。并且,石墨烯不僅是世界上最硬的材料,它也是世界上最柔軟的材料之一。
石墨烯的厚度只有一個原子那么薄,因此它被稱為“神奇材料”。它的用途十分廣泛,它可以改變電力行業(yè),還可以用在彈性設(shè)備、過載的量子計算機(jī)、電子服裝上,甚至用在可以與人體細(xì)胞交互的計算機(jī)上。
大概在10年前人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了石墨烯這種材料,但是它再次獲得關(guān)注已經(jīng)是2010年,原因是當(dāng)時兩個來自曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家用石墨烯做了一系列的實驗并因此獲得了諾貝爾獎。但直到現(xiàn)在科學(xué)家們在商業(yè)量產(chǎn)石墨烯方面的突破仍然是零。
美國化學(xué)學(xué)會聲稱在2012年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯的硬度比鋼要強(qiáng)200倍,而且它如此之薄以至于僅僅用1盎司就可以鋪滿28個足球場。中國的科學(xué)家制作出了一種石墨烯氣凝膠,一種從凝膠衍生出來的超輕型材料,質(zhì)量只有空氣的七分之一。 “石墨烯是世界上少有的,集透明,導(dǎo)電和柔軟于一體的材料?!甭鼜厮固氐淖隹徒淌?/span>Dr. Aravind Vijayaraghavan說?!八羞@些特質(zhì)集中在一種材料上是極端罕見的?!?/span>
那么我們能用石墨烯來做什么呢?物理學(xué)家和研究者們說我們很快就能夠制作出比基于硅的電子設(shè)備更薄,更快,更便宜的設(shè)備,而且還有可能使這些設(shè)備清晰而柔軟。另一個基于石墨烯特殊特質(zhì)的可能性是制作出超長續(xù)航能力的電池而且不怕水。
2011年,美國西北大學(xué)的研究者們制作出了一種電池,這種電池同時含有石墨烯和硅。研究者們稱,這種電池能使手機(jī)續(xù)航時間超過一周,而充滿電僅僅需要15分鐘。2012年,美國化學(xué)學(xué)會稱在石墨烯方面的研究進(jìn)步可以使手機(jī)之類的觸屏電子設(shè)備像一張紙一樣薄,而且可以疊起來放到口袋里。
Dr. Vijayaraghavan正在利用石墨烯制作一系列傳感器(包括氣體傳感器,生物傳感器和光傳感器),而這種傳感器將會比現(xiàn)有的小上許多。
上周,與韓國成均館大學(xué)合作的三星尖端技術(shù)研究所的科學(xué)家們稱三星已經(jīng)尋找到了在硅片上生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯的方法,這個方法可以用來生產(chǎn)石墨烯晶體管。三星在一份聲明中稱這一發(fā)現(xiàn)意味著我們可以開始制做“柔性電子顯示器等一系列次世代電子設(shè)備。”
忘了塑料吧,石墨烯才是合成材料的未來
Extreme Tech的一名記者Sebastian Anthony稱三星的這一突破很可能對生產(chǎn)出商用石墨烯產(chǎn)品有極其重要的意義。
三星并不是唯一一家在發(fā)展石墨烯的公司。IBM、諾基亞和閃迪(Sandisk)的科學(xué)家們一直在試驗用石墨烯制做傳感器、晶體管和存儲器。
如果上述這些正在試驗的電子設(shè)備真正進(jìn)入市場擺上貨架,他們將會不同于之前的任何產(chǎn)品。
哥大機(jī)械工程教授James Hone說,他所在實驗室的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)石墨烯在被拉伸20%的情況下仍可以導(dǎo)電?!澳阒肋€有什么材料能夠拉伸20%嗎?是橡膠,”他說,“而硅只可以拉伸1%。這還只是石墨烯各種牛逼特質(zhì)中的一項“。
而關(guān)于石墨烯,最最重要的其實是,它一點都不貴。任何你能想到的現(xiàn)存的電子設(shè)備如果用石墨烯來制做,都會做的更好,更小而且更便宜。
加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家們?nèi)ツ暄兄瞥隽耸P聲器,這種揚聲器傳遞聲音的質(zhì)量甚至優(yōu)于森海塞爾耳機(jī),而且小很多。
石墨烯另一個牛掰的特質(zhì)是能夠浸在水中而不被氧化,這是其它導(dǎo)體材料做不到的。Dr. Vijayaraghavan說,這一特性使得電子設(shè)備與生物系統(tǒng)相整合成為可能。換句話說,你可以把一個石墨烯小插件嵌入你的身體,這個小插件就可以讀懂你的神經(jīng)系統(tǒng)或者跟你的細(xì)胞說話。
雖然科學(xué)家們認(rèn)為石墨烯將會用于次世代電子產(chǎn)品,但是現(xiàn)在整個電子產(chǎn)業(yè)仍然在使用傳統(tǒng)的硅片和硅晶體管為原料,這一事實將會大大減緩改用石墨烯的速度。這樣的話,石墨烯很可能先被用在其他產(chǎn)業(yè)。去年,比爾和梅琳達(dá)·蓋茨基金會向一款以石墨烯為原料的避孕套產(chǎn)品注入了資金,這款避孕套既薄又輕且無法穿透。汽車制造商們也在嘗試用石墨烯制做車體,這樣的汽車不僅安全性好,而且還能吸收太陽能為汽車電池充電。飛機(jī)制造商們也在做著類似的探索。
如果你仍然覺得上述這些沒什么,那么來看這個,麻省理工的一只國際科學(xué)團(tuán)隊做的一系列測試很可能成為制造量子計算機(jī)的基礎(chǔ),而量子計算機(jī)在未來將會有很大的市場。