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忘了塑料吧,石墨烯才是合成材料的未來(lái)

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點(diǎn)擊次數:1599 更新時(shí)間:2020年08月16日10:25:56 打印此頁(yè) 關(guān)閉

   石墨烯是現在已知存在的材料中最硬最薄的。石墨烯由碳原子組成,導電和導熱的能力比任何其他材料都要強。并且,石墨烯不僅是世界上最硬的材料,它也是世界上最柔軟的材料之一。

  石墨烯的厚度只有一個(gè)原子那么薄,因此它被稱(chēng)為“神奇材料”。它的用途十分廣泛,它可以改變電力行業(yè),還可以用在彈性設備、過(guò)載的量子計算機、電子服裝上,甚至用在可以與人體細胞交互的計算機上。

  大概在10年前人們就已經(jīng)發(fā)現了石墨烯這種材料,但是它再次獲得關(guān)注已經(jīng)是2010年,原因是當時(shí)兩個(gè)來(lái)自曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家用石墨烯做了一系列的實(shí)驗并因此獲得了諾貝爾獎。但直到現在科學(xué)家們在商業(yè)量產(chǎn)石墨烯方面的突破仍然是零。

  美國化學(xué)學(xué)會(huì )聲稱(chēng)在2012年,科學(xué)家發(fā)現石墨烯的硬度比鋼要強200倍,而且它如此之薄以至于僅僅用1盎司就可以鋪滿(mǎn)28個(gè)足球場(chǎng)。中國的科學(xué)家制作出了一種石墨烯氣凝膠,一種從凝膠衍生出來(lái)的超輕型材料,質(zhì)量只有空氣的七分之一。 “石墨烯是世界上少有的,集透明,導電和柔軟于一體的材料?!甭鼜厮固氐淖隹徒淌?/span>Dr. Aravind Vijayaraghavan說(shuō)?!八羞@些特質(zhì)集中在一種材料上是極端罕見(jiàn)的?!?/span>

  那么我們能用石墨烯來(lái)做什么呢?物理學(xué)家和研究者們說(shuō)我們很快就能夠制作出比基于硅的電子設備更薄,更快,更便宜的設備,而且還有可能使這些設備清晰而柔軟。另一個(gè)基于石墨烯特殊特質(zhì)的可能性是制作出超長(cháng)續航能力的電池而且不怕水。

  2011年,美國西北大學(xué)的研究者們制作出了一種電池,這種電池同時(shí)含有石墨烯和硅。研究者們稱(chēng),這種電池能使手機續航時(shí)間超過(guò)一周,而充滿(mǎn)電僅僅需要15分鐘。2012年,美國化學(xué)學(xué)會(huì )稱(chēng)在石墨烯方面的研究進(jìn)步可以使手機之類(lèi)的觸屏電子設備像一張紙一樣薄,而且可以疊起來(lái)放到口袋里。

  Dr. Vijayaraghavan正在利用石墨烯制作一系列傳感器(包括氣體傳感器,生物傳感器和光傳感器),而這種傳感器將會(huì )比現有的小上許多。

  上周,與韓國成均館大學(xué)合作的三星尖端技術(shù)研究所的科學(xué)家們稱(chēng)三星已經(jīng)尋找到了在硅片上生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯的方法,這個(gè)方法可以用來(lái)生產(chǎn)石墨烯晶體管。三星在一份聲明中稱(chēng)這一發(fā)現意味著(zhù)我們可以開(kāi)始制做“柔性電子顯示器等一系列次世代電子設備?!?/span>

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  忘了塑料吧,石墨烯才是合成材料的未來(lái)

  Extreme Tech的一名記者Sebastian Anthony稱(chēng)三星的這一突破很可能對生產(chǎn)出商用石墨烯產(chǎn)品有極其重要的意義。

  三星并不是唯一一家在發(fā)展石墨烯的公司。IBM、諾基亞和閃迪(Sandisk)的科學(xué)家們一直在試驗用石墨烯制做傳感器、晶體管和存儲器。

  如果上述這些正在試驗的電子設備真正進(jìn)入市場(chǎng)擺上貨架,他們將會(huì )不同于之前的任何產(chǎn)品。

  哥大機械工程教授James Hone說(shuō),他所在實(shí)驗室的科學(xué)家們發(fā)現石墨烯在被拉伸20%的情況下仍可以導電?!澳阒肋€有什么材料能夠拉伸20%嗎?是橡膠,”他說(shuō),“而硅只可以拉伸1%。這還只是石墨烯各種牛逼特質(zhì)中的一項“。

  而關(guān)于石墨烯,最最重要的其實(shí)是,它一點(diǎn)都不貴。任何你能想到的現存的電子設備如果用石墨烯來(lái)制做,都會(huì )做的更好,更小而且更便宜。

  加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家們去年研制出了石墨烯揚聲器,這種揚聲器傳遞聲音的質(zhì)量甚至優(yōu)于森海塞爾耳機,而且小很多。

  石墨烯另一個(gè)牛掰的特質(zhì)是能夠浸在水中而不被氧化,這是其它導體材料做不到的。Dr. Vijayaraghavan說(shuō),這一特性使得電子設備與生物系統相整合成為可能。換句話(huà)說(shuō),你可以把一個(gè)石墨烯小插件嵌入你的身體,這個(gè)小插件就可以讀懂你的神經(jīng)系統或者跟你的細胞說(shuō)話(huà)。

  雖然科學(xué)家們認為石墨烯將會(huì )用于次世代電子產(chǎn)品,但是現在整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)仍然在使用傳統的硅片和硅晶體管為原料,這一事實(shí)將會(huì )大大減緩改用石墨烯的速度。這樣的話(huà),石墨烯很可能先被用在其他產(chǎn)業(yè)。去年,比爾和梅琳達·蓋茨基金會(huì )向一款以石墨烯為原料的避孕套產(chǎn)品注入了資金,這款避孕套既薄又輕且無(wú)法穿透。汽車(chē)制造商們也在嘗試用石墨烯制做車(chē)體,這樣的汽車(chē)不僅安全性好,而且還能吸收太陽(yáng)能為汽車(chē)電池充電。飛機制造商們也在做著(zhù)類(lèi)似的探索。

  如果你仍然覺(jué)得上述這些沒(méi)什么,那么來(lái)看這個(gè),麻省理工的一只國際科學(xué)團隊做的一系列測試很可能成為制造量子計算機的基礎,而量子計算機在未來(lái)將會(huì )有很大的市場(chǎng)。

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