新材料的王之石墨烯

什么是石墨烯？首先它由碳原子组成，既有石墨的特征，又有烯烃的特征。石墨是六角形三维分层结构，烯烃是二维平面对称结构。综合起来的定义是：石墨烯(Graphene)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。01 它为和如此受关注石墨烯超薄超轻强，还有很多神奇的性能，因此号称“新材料王"超薄1毫米厚的鳞片石墨=300万片石墨烯超轻取一块红枣大小的石墨烯气凝胶，放置在动物毛发上。动物毛发可以支撑起石墨烯气凝胶，肉眼观察几乎没有发生任何变形。如果能将石墨烯膜制作成保鲜膜，把这种石墨烯保鲜膜盖在杯子上面，上面坐一头大象才能让其破裂，足以见其强度之高。02 胶带撕出来的“宝藏"2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断这样操作，薄片越来越薄，最后得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。其实，石墨烯本来就存在于自然界。比如1毫米厚的石墨大约包含300万层石墨烯，铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹可能就是几层石墨烯。但因为早在70多年前，理论研究就表明，二维结构晶体无法在非绝对零度的环境中稳定存在，它难以剥离出单层结构，导致直到2004年才发现石墨烯。03 它有什么用石墨烯有着令人难以置信的物理特性，对于各种各样的领域来说都是具有革命性的存在。比如它可以做触摸屏，因为它是透明导电薄膜；也可能用做超快集成电路，因为石墨烯里的电子跑的非常快，在室温下的电子迁移率超过了硅材料的10倍；它是轻质高强材料，在航空航天领域有非常重要的应用前景；它的电磁屏蔽性质，也可以利用来做隐型飞机、隐身材料……除了工业上的应用，石墨烯也可以应用在我们的生活用品中。石墨烯羽绒服石墨烯具有远红外发热功能，可以持续吸收人体辐射热，并释放远红外热量，无需通电，可以为身体提供源源不断的温暖。石墨烯智能温控加热羽绒服是北京冬奥会特许商品中的应用。新型石墨烯口罩石墨烯具有较好的导电导热性能、机械性能和力学性能，将其加入其它材料中可以极大地改善基体材料的热学、电学、力学、吸附等多方面的性能。石墨烯口罩是在构成普通口罩的纺粘无纺布之间的关键过滤层中，创新应用了新型石墨烯聚丙烯熔喷布材料而形成的新型防护口罩。相比普通口罩，新型石墨烯口罩具有抗菌性更强，透气性更好，使用时间更长的显著特征。石墨烯智能鞋垫石墨烯鞋垫是融合了压力传感技术的智能鞋垫，其中的核心传感单元是以石墨烯功能材料组成的传感器阵列，不仅可以更精准地感知人的步态信息，还能够监测足底的压力分布和变化情况，可满足专业运动分析、医疗辅助诊断等应用需求。