图为石墨烯结构
中国制造闻名世界,在全球掀起了一场热潮,凡生产的商品种类五花八门,大到尖端科技,小到生活用品,中国的制造技术令世界感到震撼,但你知道吗?有一种特殊的产品叫做石墨烯,是中国智造的又1“王牌”材料,不少人了解之后都感到不可置信,它比钢还要硬倍?老外们见了都只能眼红,圈个有用,石墨烯,是目前地球上已知的最薄,强度最大,导电导热性最好的新型纳米材料,又被称为黑金和新材料之王。
图为石墨烯结构
从结构方面来看,石墨烯其实是一种单层石墨,原子排列成蜂巢晶格状六边形,因为构成结构比较特殊,所以在硬度方面具有无与伦比的优越性,而科学家们为了检验它的硬度,在实验中使用了钻石钻头,竟也无法凿穿由石墨烯材料制成的两层外延薄膜,因此该材料有望被制成超薄的防弹衣,但缺点也很明显,即石墨烯材料厚度仅相当于一个原子大小,非常难以剥离。
此外石墨烯还具有很多其他特点,例如具有极大的灵活性和强度,所以电流可以快速通过,并且是已知的导电性最好的材料之一,因此可被用作超导体。那超导体有什么特点?材料电阻非常小,在科学家们的设想中,超导体材料不总是需要补给电流,因而属于无限能量来源的理想材料。
图为石墨烯结构
此外,石墨烯还可被用于海水淡化,因为石墨烯薄膜是一种单层致密结构,在水环境中可形成约0.9纳米宽的通道,能够有效阻挡钠离子,氯离子通过,所以可以用来过滤海水中的盐分,以及净化水中杂质,如果未来能够广泛使用的话,石墨烯不仅可被制成优质过滤器,还可用于生物医学领域,制造碳化硅上外延石墨烯的生物传感器,能够加速人类骨髓间充质干细胞的成骨分化,对于抑制大肠杆菌的生长十分有效,而且还不会伤害人体细胞,所以这种材料拥有极为广泛的应用前景。
从发展史上看,石墨烯制造技术最早是由英国人发现并提出的,但中国却后来居上,在石墨烯的剥离方面取得了巨大成功,科学家们通过“球-微球”间柔和的滚动转移工艺,完成了少层石墨烯的规模化制备,这种方法不仅非常简单高效,而且绿色无污染,大大提高了石墨烯的制备效率,还节约了很多成本,并且中国首条全自动,量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线,早在年时就在山东菏泽启动,经过多年的研究发展,该项目生产的可在弱光下发电的石墨烯电池,成为了中国能源事业发展的巨大动力。
图为石墨烯电池
因为这种电池具有薄膜状,轻量化,可卷曲,可折叠,颜色可变化等特点,所以制成的太阳能电池板,不仅能在弱光下发电,而且不挑角度,对太阳光的吸收利用率大大提高,相应的发电效率也得到了有效提升,虽然目前石墨烯产品还比较小众,但在能源供应领域的发展潜力已经初现端倪,相信在不久的将来,中国一定能够推动石墨烯产品走进千家万户,从而更好地造福人类生活。