石墨

它被称为黑金,已知强度最高材料之一,

发布时间:2022/11/7 13:41:08   
白殿风 http://news.39.net/bjzkhbzy/171129/5887994.html

在人类的历史上,发生过三次“工业革命”,每一次工业革命都给人类文明带来了巨大的改变!对于人类文明来说,工业革命带来的巨大变化足以让整个文明向前迈进一大步,第一次工业革命是蒸汽机的出现,而第二次是电力的运用,第三次是原子能和电子计算机的出现。

人类的下一次工业革命会在什么时候到来,又会给我们的生活带来多大的改变呢?

抛开能源,什么对人类文明的发展最关键?答案或许就是“材料”,而很多人认为,下一个会给人类带来第四次工业革命的材料就是被称为“黑金”的“石墨烯”。

年,两位英国的科学家发现,用一种很简单的方法就可以获得石墨烯,这两位科学家在后续关于石墨烯的研究中获得了重大的突破,拿到了年的诺贝尔物理学奖项。

石墨烯从问世到现在已经十七年了,为什么这种被认为注定会改变世界的材料没有席卷全球呢?

首先,我们来看一下石墨烯的优点,这种材料几乎就是目前人类已知强度最高的材料,在强度高的同时石墨烯还具备很好的韧性和拉伸性,还拥有良好的导电性和导热性。因为石墨烯具备十分优秀的特性,在众多领域中都要比人类现在使用的材料性能更加优秀,所以我们才会说石墨烯是一种革命性的材料。甚至很多人认为,石墨烯在未来会代替硅,成为人类制造芯片的材料。

石墨烯究竟是什么呢?简单来说,石墨烯仍然是石墨,只不过是单层的石墨,石墨就是由无数层单层的石墨烯堆积在一起形成的,因为碳原子的排列方式不同,石墨的碳原子结构是一片片石墨烯叠在一起的片层状结构,石墨在遭遇外力时,层叠的碳原子很容易断裂,比如我们常用的铅笔就是石墨断裂分离留下的痕迹。

但是石墨烯很坚韧,因为石墨烯是单层的碳原子结构,这些单层的碳原子以六角形蜂窝状组合在一起具有极强的稳定性和强度,一层石墨烯的厚度大约是0.35纳米,差不多就等于单个碳原子的厚度,因此有很多人称呼石墨烯为“二维材料。

坚硬的钻石和柔软的石墨都是由碳原子组成的,它们的强度不同是因为碳原子的排列方式不一样,如果可以把单层的石墨分离出来,一定会是一种实用性广泛的优秀材料,这种想法在科学家流传已久,但是没有科学家有办法剥离石墨得到单层的石墨烯。

直到年,科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫突发奇想,用了一种十分特殊且简单的方法,第一次制造出了石墨烯。他们把石墨涂抹在胶带上,然后用把另一片干净的胶带和这个涂抹了石墨的胶带粘在一起,随后把胶带撕开,不断地重复这个过程,最后得到了单层的石墨结构,也就是石墨烯,用看似简单的方法解决了世界级的难题!

石墨烯的出现打破了“二维晶体”在现在的科学条件下无法被制造出来的认知,原本科学家认为,二维晶体只能在绝对零度的状态下稳定存在,可是石墨烯可以在实验中被制造出来是一个不争的事实,这种材料的出现不仅仅给我们提供了一种强度高性能好的新材料,还帮助了物理学家重新认知了原子结构状态的存在问题。

目前石墨烯面对的最大难题就是产量和尺寸,并且现在市场上大多数石墨烯其实并不是存储的单层石墨烯,而是复合型的多层石墨烯,并没有发挥出单层石墨烯的优秀性能,也就是说其实现在的石墨烯技术还不算成熟,没有完成从实验室走向工厂的过程。

发现石墨烯的科学家

石墨烯这种材料,因为强大的性能和实用性,在未来肯定会改变这个世界,而全世界的石墨矿脉大部分都在中国,我们的国家的石墨储量占据了全球的77%,如果在未来技术有了全新的突破,可以从石墨矿中轻松的制造石墨烯的话,我们国家的大量石墨矿产可能会给我们带来很大的优势!

目前,全世界对于石墨烯的生产还运用其实还不够成熟,似乎什么都要和石墨烯沾点边,但是这些所谓的“石墨烯产品”并没有发挥出石墨烯的优异性能,很多人都认为石墨烯被吹捧得太过于严重了。但是没有人可以否认,石墨烯这种材料如果真的可以全方便被运用起来,确实会带来巨大的改变。

每种新材料的问世都需要经过重重考验,石墨烯是否能席卷全球带来第四次工业革命?就让我们一起拭目以待吧!



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