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石墨烯究竟是什么?

  “超级材料”这个词近来被大量的使用——陶瓷超级材料,气凝胶超级材料,弹性体超级材料。但是有一种超级材料把它们都淹没了,它让它的发现者获得了诺贝尔奖,并为科学的炒作和兴奋定义了上限。它有可能使处理、电力储存、甚至太空探索发生革命性的变化……但它还没有真正实现任何目标。它被称为石墨烯,它是现代材料科学热潮的鼻祖。石墨烯有可能成为有史以来最具颠覆性的单一发明之一,但它到底是什么呢?

  石墨烯是由单层碳原子排列成六边形晶格的一种异形体(形式)。它是碳的许多其他异形体的基本结构元素,如石墨、钻石、碳、碳纳米管和富勒烯。

  石墨烯有许多不同寻常的性质,它能有效地传导热量和电,它的导电性也非常高,而且几乎是透明的。它不仅具有令人难以置信的物理特性,还被广泛引用为每一重量基础上创造的最坚固的材料。例如,石墨烯在原子小的情况下,可以使处理器中的晶体管更加紧密地封装,并允许许多电子行业向前迈进一大步。

  石墨烯令人难以置信的物理特性实际上在各种思想实验中被应用。如果它能在至少一米长的线程中被制造出来,一些科学家相信这些石墨烯可以被编织在一起,从而使它既足够坚固又足够柔韧,可以成为太空电梯的支柱。这种单一的柔性,编织的碳将从地球表面延伸到地球同步轨道之外。如果石墨烯制造能够自己发展起来的话,这类科幻发明将成为可能。

  在生物工程领域,科学家们希望利用石墨烯的小尺寸来穿透细胞壁,这可能会使研究人员选择一个分子。石墨烯还可用于制造一种超细、反生物的水过滤器,用于快速过滤潜在危险的饮用水。它可以简单地让设计和建筑规模比以往任何时候都小,石墨烯的低电阻可以使太阳能电池板技术更加节能,但光子中所含的能量不足以激活石墨烯晶体管。由于石墨烯缺乏耐药性,而且它的填充能力如此之强,能够很快地大幅提高能源产量,因此石墨烯与污染物的“掺杂”增加其吸收能力一直是研究的主要来源。然而,就像所有的石墨烯一样,我们将不得不拭目以待

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