石墨烯:单碳原子厚度赋予其无以伦比的独特性能

石墨烯是由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格材料,只有一个碳原子厚度。它发现于2004 年,并获2010 年诺贝尔物理学奖。石墨烯的单原子纳米结构赋予它许多无以伦比的独特性能,它是迄今发现的厚度最薄、强度却最高、结构最致密的材料,并拥有电学、光学、化学等卓越性能,激发了全球范围内的石墨烯研发热潮。它或将成为高速晶体管、高灵敏传感器、激光器、触摸屏以及生物医药器材等多种器件的核心材料。

石墨烯:改变未来生活的关键材料

近乎完美的性能,广泛而廉价的原材料来源,石墨烯势必将带来未来人类智能生活的巨大革新。建议关注目前开发石墨烯方向较为清晰明朗的几大产业领域。 电子材料领域:

柔性屏幕、可穿戴设备、太阳能充电:作为透明导电材料,石墨烯兼具高导电性和高透明性、高韧性(拉伸20%仍不断裂),石墨烯能够用于制作柔性电极,以及生产应用于触摸面板、OLED 面板、太阳能电池的透明导电膜。

作为电极材料,石墨烯是绝佳的负极材料,其理论比容量是740~780mAh/g,约为传统石墨材料的2 倍多,将在锂电池负极材料和超级电容器负极材料市场占据重要地位

作为替代硅的芯片材料,由于石墨烯电阻率极低,电子迁移的速度极快(单层石墨烯中的电子与空穴的载流子迁移率有望在室温下达到硅的100 倍即20 万cm2/Vs,这一数值远远超过以往被认为载流子迁移率最大的7.7 万cm2/Vs 的锑化铟)因此被期待可用来替代硅,成为更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管

散热材料领域:由于石墨烯的导热率(5300W/m·k)是常用散热材料铜的近14 倍,石墨的3.5 倍。石墨烯有希望取代石墨,解决智能手机、计算机的散热瓶颈,加速其整体性能的提高。 环保监测领域:功能化的石墨烯以及石墨烯的复合材料在污染物吸附、过滤等方面展现了巨大的应用前景。 生物医学领域:科学家发现石墨烯在细胞成像、干细胞工程、药物投递、肿瘤治疗等生物纳米技术领域有着广泛的应用前景。

产业化进程日新月异,实力不容小觑。石墨烯从被发现到获得诺贝尔奖只用了短短六年的时间,由它开启的研究领域呈现了井喷的势头,几乎每个月都有新兴的研究方向被开辟出来。2013 年1 月,欧盟委员会将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一,十年内提供10 亿欧元资助,将石墨烯研究提升至战略高度。IBM、苹果、三星等巨头都分别成立了石墨烯专题组,将其作为未来产品柔性化、智能化的核心研发材料。