[編者按]石墨烯其貌不揚(yáng)，其微片看上去就好像是棉花一樣的黑色絮狀物，可它為什么如此受追捧？答案其實(shí)并不復(fù)雜。因?yàn)樗p薄了，只有一個(gè)原子厚度，卻又非常堅(jiān)硬。除此之外，它還擁有優(yōu)秀的導(dǎo)熱性、極低的電阻率。在輕薄堅(jiān)固的同時(shí)，它還幾乎是完全透明的。這些特性讓研究者們能夠創(chuàng)造出無限的可能性，無怪乎石墨烯橫空出世之時(shí)業(yè)界震驚。
在 2004 年以前，科學(xué)界一直認(rèn)為石墨烯只是一種假想結(jié)構(gòu)，不可能穩(wěn)定單獨(dú)存在，直至英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫從石墨中分離出了它。兩人因此在 2010 年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
明星真面目
石墨烯（Graphene）之所以如此優(yōu)秀，因?yàn)樗且环N由碳原子構(gòu)成的二維材料，呈單層片狀結(jié)構(gòu)，意味著它只有一個(gè)碳原子厚度，可謂極致輕薄。因?yàn)樗鼛缀蹩梢员豢醋魇嵌S的鉆石，所以堅(jiān)固無比也是理所當(dāng)然的了 —— 它也的確是目前最堅(jiān)硬的納米材料，畢竟其二維蜂窩晶格結(jié)構(gòu)的鍵強(qiáng)度上是很大的。
石墨烯特有的蜂窩晶格結(jié)構(gòu)使其具備很好的導(dǎo)熱性，因?yàn)楫?dāng)受到外力時(shí)，變形的是整個(gè)碳原子面，使得碳原子無需重新排列以適應(yīng)外力，這讓它結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。此外也正由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，電子在其中的移動不會出現(xiàn)散射，也很難受到干擾。
值得一提的是，石墨烯幾乎是完全透明的，這可以讓人們充分發(fā)掘它的可能性，比如說我們用的智能手機(jī)的屏幕。
總的來說，石墨烯的轟動，是因?yàn)樗鼊?chuàng)造了諸多紀(jì)錄，石墨烯一系列神秘的特殊性讓人們對它的應(yīng)用充滿幻想。那么，科學(xué)家現(xiàn)在又發(fā)掘出了它的什么用法呢？
一秒一部高清電影
現(xiàn)在電影和游戲都將進(jìn)入 4K 時(shí)代，龐大的文件體積讓“小水管”們不堪重負(fù)，石墨烯很可能就是未來的救星。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，石墨烯調(diào)制器比銅導(dǎo)線的傳導(dǎo)速度要快千倍，10 個(gè)調(diào)制器放在一起速度將達(dá)到百萬兆。而且其體積極小，僅有頭發(fā)絲的四百分之一細(xì)，隨便放在主板上的任何地方都行。
石墨烯高速、對熱又不敏感，它解決了業(yè)界長期未能解決的問題。
手機(jī)充電不再苦苦守候
現(xiàn)在智能手機(jī)的耗電量有目共睹，如果著急的話，充電的過程真是煎熬，還好石墨烯能救。
正如上文所說，石墨烯導(dǎo)電性能非常優(yōu)秀，這使得它可以加快電池的充放電速度。如果是手機(jī)的話，可能充電過程不到一分鐘就結(jié)束了。另外它的高比表面積結(jié)構(gòu)還能夠增加儲電容量。
值得一提的是，由于其體積小，未來的手機(jī)在重量和厚度上肯定會有進(jìn)一步的縮減。
不只是智能手機(jī)，石墨烯的應(yīng)用很可能將帶來電動汽車技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。有了大容量高充電速度的汽車，消費(fèi)者們購買時(shí)就將不會再猶豫。
拍照神器不再高端？
諾基亞曾申請過一項(xiàng)關(guān)于石墨烯的專利，它利用這種材料制造攝像頭傳感器，使得其體積大幅度縮小。
我們都知道 PureView 808 雖然在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)了 4100 萬像素，但臃腫的傳感器嚴(yán)重影響美感，Lumia 1020 雖然緩解了這個(gè)問題，但看上去仍舊突兀。石墨烯傳感器可以做到纖薄無比，不僅可以使“駝峰”消失，甚至還能繼續(xù)削減手機(jī)厚度。
再進(jìn)一步去想，一旦石墨烯得到普及，將來我們的手機(jī)攝像頭的平均像素?cái)?shù)還會水漲船高。
石墨烯能讓燈下崗？
傳統(tǒng)的電燈我們已經(jīng)使用了那么多年，怕是誰都沒想過它的地位會被挑戰(zhàn)吧，可是石墨烯有這個(gè)實(shí)力。
瑞典和美國的發(fā)明家發(fā)現(xiàn)石墨烯可以被制成一種低功耗的發(fā)光面板，覆蓋在墻上，使得墻壁整個(gè)變成燈。這樣的墻壁可以隨意調(diào)節(jié)亮度和發(fā)光處，普通的燈和它一比著實(shí)落了下風(fēng)。
其實(shí)這種技術(shù)的原理和 OLED 很像，不過科學(xué)家表示它比 OLED 的成本要低得多，而且在生產(chǎn)過程中也不會產(chǎn)生難以回收的廢料。
整幢房子都是太陽能面板
太陽能技術(shù)如今已經(jīng)屢見不鮮，但它的低效率問題到現(xiàn)在都沒有得到很好的解決。于是，石墨烯又能派上用場了。
我們已經(jīng)知道石墨烯是一種透明、良好的導(dǎo)體，這樣的材料自然很適合用來制造太陽能電池。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者之一，曼徹斯特大學(xué)的康斯坦丁·諾沃肖洛夫表示石墨烯可以被用來制成所謂的“太陽能油漆”，只要刷在建筑表面，就能夠充當(dāng)太陽能面板。
可以想見，一旦這種新型油漆得到應(yīng)用，未來一幢房子被優(yōu)質(zhì)的太陽能電池所覆蓋時(shí)，效率該有多高。
結(jié)語
盡管石墨烯擁有這樣的好處，但它并不是沒有缺陷，目前成本偏高就是阻礙它推廣的最大因素 —— 能夠被稱為“黑金子”，其昂貴可想而知。
好在科學(xué)家在不懈努力下它的成本已經(jīng)有了大幅度減少。石墨烯頭發(fā)尺寸的微小樣品曾經(jīng)售價(jià)高達(dá) 1000 美元，現(xiàn)在工藝改進(jìn)后已經(jīng)大大降低，未來達(dá)到“白菜價(jià)”也并非不可能。
變革正在發(fā)生，很多時(shí)候我們卻渾然不覺，在科技飛速發(fā)展的現(xiàn)代，人們應(yīng)該以更加清醒的態(tài)度去迎接這些變化。
在 2004 年以前，科學(xué)界一直認(rèn)為石墨烯只是一種假想結(jié)構(gòu)，不可能穩(wěn)定單獨(dú)存在，直至英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫從石墨中分離出了它。兩人因此在 2010 年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
明星真面目
石墨烯（Graphene）之所以如此優(yōu)秀，因?yàn)樗且环N由碳原子構(gòu)成的二維材料，呈單層片狀結(jié)構(gòu)，意味著它只有一個(gè)碳原子厚度，可謂極致輕薄。因?yàn)樗鼛缀蹩梢员豢醋魇嵌S的鉆石，所以堅(jiān)固無比也是理所當(dāng)然的了 —— 它也的確是目前最堅(jiān)硬的納米材料，畢竟其二維蜂窩晶格結(jié)構(gòu)的鍵強(qiáng)度上是很大的。
石墨烯特有的蜂窩晶格結(jié)構(gòu)使其具備很好的導(dǎo)熱性，因?yàn)楫?dāng)受到外力時(shí)，變形的是整個(gè)碳原子面，使得碳原子無需重新排列以適應(yīng)外力，這讓它結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。此外也正由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，電子在其中的移動不會出現(xiàn)散射，也很難受到干擾。
值得一提的是，石墨烯幾乎是完全透明的，這可以讓人們充分發(fā)掘它的可能性，比如說我們用的智能手機(jī)的屏幕。
總的來說，石墨烯的轟動，是因?yàn)樗鼊?chuàng)造了諸多紀(jì)錄，石墨烯一系列神秘的特殊性讓人們對它的應(yīng)用充滿幻想。那么，科學(xué)家現(xiàn)在又發(fā)掘出了它的什么用法呢？
一秒一部高清電影
現(xiàn)在電影和游戲都將進(jìn)入 4K 時(shí)代，龐大的文件體積讓“小水管”們不堪重負(fù)，石墨烯很可能就是未來的救星。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，石墨烯調(diào)制器比銅導(dǎo)線的傳導(dǎo)速度要快千倍，10 個(gè)調(diào)制器放在一起速度將達(dá)到百萬兆。而且其體積極小，僅有頭發(fā)絲的四百分之一細(xì)，隨便放在主板上的任何地方都行。
石墨烯高速、對熱又不敏感，它解決了業(yè)界長期未能解決的問題。
手機(jī)充電不再苦苦守候
現(xiàn)在智能手機(jī)的耗電量有目共睹，如果著急的話，充電的過程真是煎熬，還好石墨烯能救。
正如上文所說，石墨烯導(dǎo)電性能非常優(yōu)秀，這使得它可以加快電池的充放電速度。如果是手機(jī)的話，可能充電過程不到一分鐘就結(jié)束了。另外它的高比表面積結(jié)構(gòu)還能夠增加儲電容量。
值得一提的是，由于其體積小，未來的手機(jī)在重量和厚度上肯定會有進(jìn)一步的縮減。
不只是智能手機(jī)，石墨烯的應(yīng)用很可能將帶來電動汽車技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。有了大容量高充電速度的汽車，消費(fèi)者們購買時(shí)就將不會再猶豫。
拍照神器不再高端？
諾基亞曾申請過一項(xiàng)關(guān)于石墨烯的專利，它利用這種材料制造攝像頭傳感器，使得其體積大幅度縮小。
我們都知道 PureView 808 雖然在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)了 4100 萬像素，但臃腫的傳感器嚴(yán)重影響美感，Lumia 1020 雖然緩解了這個(gè)問題，但看上去仍舊突兀。石墨烯傳感器可以做到纖薄無比，不僅可以使“駝峰”消失，甚至還能繼續(xù)削減手機(jī)厚度。
再進(jìn)一步去想，一旦石墨烯得到普及，將來我們的手機(jī)攝像頭的平均像素?cái)?shù)還會水漲船高。
石墨烯能讓燈下崗？
傳統(tǒng)的電燈我們已經(jīng)使用了那么多年，怕是誰都沒想過它的地位會被挑戰(zhàn)吧，可是石墨烯有這個(gè)實(shí)力。
瑞典和美國的發(fā)明家發(fā)現(xiàn)石墨烯可以被制成一種低功耗的發(fā)光面板，覆蓋在墻上，使得墻壁整個(gè)變成燈。這樣的墻壁可以隨意調(diào)節(jié)亮度和發(fā)光處，普通的燈和它一比著實(shí)落了下風(fēng)。
其實(shí)這種技術(shù)的原理和 OLED 很像，不過科學(xué)家表示它比 OLED 的成本要低得多，而且在生產(chǎn)過程中也不會產(chǎn)生難以回收的廢料。
整幢房子都是太陽能面板
太陽能技術(shù)如今已經(jīng)屢見不鮮，但它的低效率問題到現(xiàn)在都沒有得到很好的解決。于是，石墨烯又能派上用場了。
我們已經(jīng)知道石墨烯是一種透明、良好的導(dǎo)體，這樣的材料自然很適合用來制造太陽能電池。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者之一，曼徹斯特大學(xué)的康斯坦丁·諾沃肖洛夫表示石墨烯可以被用來制成所謂的“太陽能油漆”，只要刷在建筑表面，就能夠充當(dāng)太陽能面板。
可以想見，一旦這種新型油漆得到應(yīng)用，未來一幢房子被優(yōu)質(zhì)的太陽能電池所覆蓋時(shí)，效率該有多高。
結(jié)語
盡管石墨烯擁有這樣的好處，但它并不是沒有缺陷，目前成本偏高就是阻礙它推廣的最大因素 —— 能夠被稱為“黑金子”，其昂貴可想而知。
好在科學(xué)家在不懈努力下它的成本已經(jīng)有了大幅度減少。石墨烯頭發(fā)尺寸的微小樣品曾經(jīng)售價(jià)高達(dá) 1000 美元，現(xiàn)在工藝改進(jìn)后已經(jīng)大大降低，未來達(dá)到“白菜價(jià)”也并非不可能。
變革正在發(fā)生，很多時(shí)候我們卻渾然不覺，在科技飛速發(fā)展的現(xiàn)代，人們應(yīng)該以更加清醒的態(tài)度去迎接這些變化。
