石墨盒子，墨盒子是什么?

       2004年，曼彻斯特大学的两位科学家进行了一项看似简单的实验，其结果可能会改变世界。研究人员安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃瑟洛夫正在玩铅笔尖上的石墨。石墨是由超薄的纯碳片堆叠在一起制成的。Geim和Novoselov想看看他们是否能分离出一块石墨，一层不可能薄到一个原子厚度的碳层。所以，他们拿了一卷胶带。是的，和你放在垃圾抽屉里的透明胶带一样。Gaim是这样描述他的技术的：“你把[胶带]放在石墨或云母上，然后剥去顶层。石墨薄片会从胶带上脱落。然后把胶带对折，然后贴在最上面的薄片上，再分开。你重复这个过程10或20次。每一次，床单都变得越来越薄。最后，你把一张很薄的纸贴在胶带上。溶解胶带，一切都溶解了。”胶带法管用！通过分离单层碳，Geim和Novoselov发现了一种全新的材料，即石墨烯，它现在被认为是地球上最强、最轻和最导电的物质。2010年，海姆和诺沃肖洛夫因发现石墨烯而获得诺贝尔物理学奖。世界各地的研究人员开始呼吁使用这种非凡的“超材料”来制造功能更强大、寿命更长的电池、速度更快的微芯片、柔性电路、植入式生物传感器等等。十年后，石墨烯并没有实现其大肆宣传的承诺，但业内人士相信，在未来几年内，我们最终会看到智能手机、电动汽车和传感器使用石墨烯技术。

　　石墨烯为什么是超材料？一片石墨烯只有一个原子厚，所有的超材料盒子都可以查：石墨烯比钢强200倍。它比纸轻一千倍。98%透明。在室温下，它的导电性比任何其他已知材料都好。它能把任何波长的光转换成电流。但最后一点也很重要，石墨烯是由碳构成的，碳是宇宙中第四丰富的元素，所以我们不太可能用完具有超强结构的石墨烯。如果你能放大到足够近，你会发现一片石墨烯看起来像一个原子蜂窝。碳原子以类似鸡丝的六边形排列。石墨烯片中的每个碳原子都与其他三个碳原子共价键合，这使得该材料具有不可思议的强度。石墨烯为什么导电性这么好？同样的，因为那些碳原子的成键方式。每个碳原子的壳层中有四个电子，但其中只有三个电子与相邻的三个碳原子共有。剩余的电子被称为电子，可以在三维空间中自由移动，这使得电荷跨石墨烯片转移几乎没有阻力成为可能。事实上，石墨烯是室温下任何已知物质中最快的电导体。三小瓶石墨烯的研究进展。左边的小瓶是石墨，中间的小瓶是石墨膨胀的，右边的小瓶是石墨烯。最近的一项发现可能会为石墨烯的吹嘘增添另一种超级力量。麻省理工学院(MIT)的一个研究小组正在对双层石墨烯——进行实验。两层单原子石墨烯堆叠在一起。3354突然发现了石墨烯一个近乎神奇的新特性。当这些层彼此稍微离线旋转(精确到1.1度)时，石墨烯就变成了超导体。

　　超导体是最稀有的导电材料。它没有阻力，完全没有热量。石墨烯“魔角”的发现在科学界引起轩然大波。虽然这个实验是在极低的温度下进行的(接近0C或零下459.67F)，但它揭示了一种可能性，即通过将石墨烯与其他超导元素结合，我们比以往任何时候都更接近室温超导。这样的成就将从根本上提高从小玩意到汽车再到整个电网的能源效率。石墨烯如何改变技术？剑桥大学纳米技术教授兼石墨烯中心主任安德里亚法拉利(Andrea   Ferrari)表示，超导需要几十年时间，但基于石墨烯的革命性产品将更快上市。“到2024年，市场上将出现各种石墨烯产品，”法拉利说，“包括电池、光子学、夜视相机等等。”多年来，消费者一直在热切等待石墨烯电池。我们所有的电子产品中的锂离子电池充电速度都比较慢，很快就会失去能量，经过一系列的循环后就会耗尽。这是因为向锂离子电池供电的电化学过程会产生大量热量。但是因为石墨烯是世界上最有效的导体，所以它在充电或放电时产生的热量要少得多。石墨烯基电池有望比锂离子电池快5倍，比锂离子电池长3倍，比锂离子电池循环次数多5倍。三星和虎威等电子公司正在积极开发用于智能手机和其他电子产品的石墨烯电池，但这些电池最早将于2021年问世。至于电动汽车中的石墨烯电池3354，这将大大增加它们——的行驶半径，这需要几年时间。

　　整个行业都是基于锂离子技术，不会在一夜之间改变。“电池行业非常保守，”Graphanea首席执行官Jesus   de   la   Fuente说。Graphanea是一家生产纯石墨烯和基于石墨烯的芯片的公司，并将它们出售给学术研究人员和研发人员。d部门。它可能每五到十年就要改变几次电池的成分，这使得这个行业很难推出新产品。“市场上有几种石墨烯电池，包括一家名为Real   graphene的公司生产的有线和无线充电器，但这些只是冰山一角。同时也是石墨烯旗舰产品科技官员的法拉利表示，一项由欧盟出资10亿欧元的合作项目旨在加速石墨烯技术的发展。与旗舰公司合作的研究伙伴已经在制造石墨烯电池，这种电池的容量比当今最好的高能电池高20%，能量高15%。其他研究小组制作了石墨烯太阳能电池，将太阳光转化为电能的效率提高了20%。石墨烯的其他用途虽然石墨烯电池可能首先进入市场，但研究人员正忙于开发这种奇迹材料的无数其他应用。生物传感器非常重要。想象一下，一个非常薄且灵活的芯片可以注射到血液中，以监控实时健康数据，如胰岛素水平或血压。或者石墨烯接口，它可以向大脑来回发送信号，以检测即将到来的癫痫发作，甚至防止癫痫发作。细长的可伸缩传感器也可以戴在皮肤上或织入衣服的织物中。中国物理学教授冯岩博士在2015年研制出了一种低成本的半渗透石墨烯电极。明太阳能电池的新发明。

　　光子学是另一个已经加入石墨烯的领域。

　　通过将石墨烯集成到感光芯片中，相机和其他传感器可以大大提高对可见光谱和不可见光谱中最微弱光波的灵敏度。这不仅能提高照相机和望远镜的图像质量，而且还能改善医学图像。过滤是石墨烯的另一个有前途的应用。用石墨烯聚合物制造的简单净水过滤器可以与饮用水中的有机和无机污染物结合。石墨烯旗舰公司的研究人员还开发了基于石墨烯二极管的脱盐技术，这种技术可以去除海水中超过60%的盐，用于农业和其他用途。所有这些发展都需要时间，但剑桥石墨烯中心的法拉利相信石墨烯将不辜负其大肆宣传。事实上，他同样对尚未被发现的2000种单分子层材料的性质感到兴奋，这些材料也正在被分离，胶带法或其他方法。“我们说石墨烯，但我们实际上是在探讨大量的选择，”法拉利说事情正朝着正确的方向发展。”

石墨