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新材料之王——石墨烯

2016-03-17

    石墨烯是什么?它是一种由碳原子紧密排列而成的蜂窝状结构的二维晶体,看上去近似一张六边形网格构成的平面。它是目前已知最薄的材料,单层石墨烯只有一个碳原子的厚度,属于纳米材料的一种。它的厚度只有0.34纳米,一片1毫米厚的石墨片由近300万层石墨烯堆垛而成。

    石墨烯的问世引起全世界的研究热潮,也成为近年来人们最感兴趣的新材料,许多专家称之为“改变21世纪的材料”。有人预言,石墨烯有望成为让“薄得像纸一样的透明手机”“像衬衣一样的防弹衣”等科幻产品变成现实的“点金石”。 

    石墨烯之所以被称为“改变21世纪的材料”,因为它兼具多种独特性能。比如,石墨烯具有超高的导电性,迁移率是硅的100倍;导热性能优于碳纳米管,有望成为未来超大规模纳米集成电路的散热材料;具有比金刚石还坚硬、是钢铁100倍的机械强度;极高的透光率;极高的比表面积,有望成为潜力巨大的储能材料等。

    基于以上性能,石墨烯在触摸屏、电子器件、储能电池、传感器、半导体、航天、生物医药等领域拥有广阔的应用前景。但是石墨烯材料从整体上尚处于研发阶段,在不同领域产生具体产品的时间有早有晚。有的可能三到五年,也有的可能几十年。石墨烯在未来电子器件上具有诱人的应用前景,被看做是石墨烯研究最可能突破、实现产业化的领域,成为国际上的研究热点和竞争焦点。 

    那这么高大上的材料的原材料是什么呢?除了最常用的石墨之外,济南一家公司经过多年研究,成功从玉米芯中提炼出了石墨烯,平均15斤玉米芯可提取1斤石墨烯,这对石墨烯的研究是一大创新之举,一方面利用农废产品加工变废为宝,减少了秸秆焚烧对环境的破坏;另一方面解决了用于纺织的石墨烯大规模生产问题。该公司还将石墨烯与玉米芯纤维复合生产出内暖纤维,进而推出了石墨烯‘内暖’纤维产品,这种纺织产品因加入了石墨烯材料,具有低温远红外、抗菌抑菌、抗静电等多种功能,石墨烯材料用于纺织品,也意味着这种“新材料之王”走进了百姓生活。