走进科技新时代⑥：石墨烯 改变世界的神奇材料？

性能超强

石墨烯具有非凡的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性

石墨烯具有完美的二维平面结构，它蕴含的丰富而新奇物理现象的奥秘就来源于此。

石墨烯拥有完美的对称正六边形结构，非常稳定，而且各个碳原子之间的连接很柔韧，即使受到外力冲击，也可以通过弯曲变形来维持稳定。

这一独特结构使石墨烯几乎集合了世界上众多材料的最优质品质。据测试，它是迄今为止自然界中最强的二维材料，强度通常为普通钢材料的数十倍。有人曾测算，一块1平方米的石墨烯吊床足以承受一只4公斤重的猫，而该吊床的重量仅为0.77毫克，比猫的腮须还轻，肉眼根本看不到。

最让科学界瞩目的，是它超强的导电性能。中国科学院半导体研究所研究员谭平恒介绍，石墨烯具有独特的线性电子能带结构，其传导电子是无质量的狄拉克费米子。电子在石墨烯中运动几乎没有阻力，迁移速度极快，是世上已知的电阻率最小的材料。因为这一特点，石墨烯被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

石墨烯还有优异的室温导热性和透光性。它的导热性能优于碳纳米管和金刚石，且几乎完全透明，只吸收2.3%的光。透明、良好的导电特性，使它极适合制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

应用广阔

在电子、航天军工、新能源等领域有广泛的应用潜力，有望引发现代电子科技新革命

石墨烯“出道”虽短，但其高强度、高导电性、极轻薄等优势，使产业界迅速嗅到了其在电子、航天军工、生物、新能源、半导体等领域可能的应用潜力。

目前的电子器件工业中，硅是主流的材料，而石墨烯的特性使其有望在很多方面代替硅。中国科学院物理研究所研究员、中国科学院院士高鸿钧表示，石墨烯在未来电子器件上具有诱人的应用前景，被看作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。

韩国三星公司是石墨烯研究的最大投资者之一。2010年，韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上，成功制备出电视机大小的纯石墨烯，并用该石墨烯制造了柔性触摸屏。这是石墨烯在柔性电子应用上的首次成功尝试。

高鸿钧说，三星公司的成果展示了石墨烯在未来柔性电子上广泛应用的可能性，很大程度上影响了当年诺贝尔物理学奖的归属。

在能源领域，石墨烯有望在超级电容器和锂离子电池发展上一展抱负。超级电容器是一个高效存储和传递能量的体系，而石墨烯拥有大的比表面积、规范的多孔结构、高电导率和热稳定性，使其成为最有潜力的电极材料。据悉，美国科学家在今年上半年研发出一种以石墨烯技术为基础的“超级电容器”，其充电速率远高于普通电池，一部iPhone手机充满电仅需5秒钟。而用石墨烯制备的锂离子电池，在增加电极储能的同时，可以减少锂离子的扩散距离，提高锂电池的充放电效率和稳定性。

石墨烯在食品加工等生物领域也有用武之地。科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损，人们可以利用这一特点做绷带、食品包装等。