探秘電子業(yè)救星石墨烯：發(fā)展前景不可限量

網(wǎng)綜合報(bào)道：石墨烯，這個(gè)讓大部分公眾感到陌生的名字，卻是全球多國科學(xué)家都在競相研究的課題。這種在2004年才正式被發(fā)現(xiàn)的新材料，不僅讓兩名英國發(fā)現(xiàn)者獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，更有望讓“薄得像紙一樣的透明手機(jī)”、“一分鐘充完電的電池”、“像襯衣一樣的防彈衣”等“科幻產(chǎn)品”變成現(xiàn)實(shí)。中航工業(yè)航材院(以下簡稱航材院)相關(guān)人士27日向《環(huán)球時(shí)報(bào)》透露，他們成功利用石墨烯與鋁合金在全球率先研制出“烯合金”，宣布新一代具備特殊性能的系列材料問世，或許將對未來航空航天器帶來革命性變革。

　　石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，它只有一個(gè)碳原子那么厚，是已知、能看得見的最薄納米級材料。這種特殊結(jié)構(gòu)讓它從被發(fā)現(xiàn)之初，就獲得多個(gè)世界之最：有史以來最結(jié)實(shí)的材料，其強(qiáng)度是鋼的100多倍；電子傳導(dǎo)率最快的材料，比硅材料快140倍；它還是最輕的固體物質(zhì)、室溫下導(dǎo)電性能最好的材料、具有97.7%的透光率……各國科學(xué)家競相投入對這種新材料的研發(fā)中，認(rèn)為它將“顛覆世界電子行業(yè)的未來”。僅今年5月，就有新加坡南洋理工大學(xué)宣布研制出光感提高1000倍的石墨烯圖像傳感器；英國利物浦大學(xué)研制的石墨烯新材料有望取代由硅制成的晶體管……蘋果、三星等公司正試圖利用石墨烯材料的導(dǎo)電和透明特性，制造像一張紙那么薄的透明手機(jī)，而且還不怕彎曲。利用它能制造出大容量電池，一次充電足以讓汽車行駛數(shù)百上千公里。

　　航材院研究人員告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，盡管當(dāng)前石墨烯的研究成果很多，但目前主要還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，距離工業(yè)化生產(chǎn)仍有相當(dāng)距離。造成這種局面的很大原因是石墨烯的價(jià)格太貴，是等重黃金的15倍，因此又被稱為“黑黃金”。航材院如今已經(jīng)掌握了批量生產(chǎn)大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜和高性能石墨烯粉末的技術(shù)，為石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

　　除了制造電子設(shè)備外，石墨烯的高強(qiáng)度、高韌性也為材料學(xué)帶來新變革，這對于“盡力減少每一克重量”的飛機(jī)制造業(yè)來說尤其重要。航材院利用鋁合金粉和石墨烯粉以一定比例混合后制造出的“烯合金”，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別提高58%和25%，在世界上首創(chuàng)利用石墨烯制造高端合金材料的新途徑。據(jù)介紹，該研究團(tuán)隊(duì)下一步還將利用石墨烯提高鈦合金等金屬的性能，有望給飛機(jī)材料帶來新的變革。

　　據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道，石墨烯是一種神奇的材料，它具備顛覆當(dāng)前所有電子設(shè)備的潛質(zhì)，是“材料的未來和電子行業(yè)的救命稻草”。報(bào)道稱，石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊結(jié)構(gòu)排列而成，比其他任何材料都具備更好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性。更令人稱奇的是，它不僅是世界上最硬的材料，而且柔韌性也最強(qiáng)。厚度只有一層碳原子的石墨烯被稱為“奇跡材料”。

　　什么是石墨烯？

　　石墨烯可以變革電子行業(yè)，催生靈活多變的設(shè)備、超動(dòng)力的量子計(jì)算機(jī)、電子服裝及可與身體細(xì)胞交流的計(jì)算機(jī)。

　　雖然石墨烯早在10年前就被發(fā)現(xiàn)，然而它在2010年才真正獲得關(guān)注。兩名曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家因石墨烯實(shí)驗(yàn)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。最近，研究人員集中精力研究如何商業(yè)化生產(chǎn)石墨烯。