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石墨烯:应用可达“科幻级”

2022-11-25 15:5597190

 

刘忠范,中国科学院院士,北京石墨烯研究院院长。现任全国政协常委、九三学社中央委员会副主席。主要从事石墨烯等纳米碳材料

研究,在石墨烯、碳纳米管的化学气相沉积生长方法研究领域做出了一系列开拓性和引领性的工作,是国际著名石墨烯专家。发表SCI检索学术论文550余篇,申请中国发明专利80余项。曾获日中科技交流协会“有山兼孝纪念研究奖”、香港求是科技基金会杰出青年学者奖、中国分析测试协会科学技术奖一等奖、教育部高等学校科学技术奖自然科学一等奖、国家自然科学二等奖两次、中国化学会-阿克苏诺贝尔化学奖、日本化学会胶体与界面化学年会Lectureship Award(2016)等。


有这样一种坚韧的薄膜,它能以一个铅笔尖的承受面,撑住一头大象的重量,而不会被戳破,这种材料就是石墨烯。石墨烯是人类历史上发现的首个二维元素晶体,它几近透明,却异常柔韧,且能弯曲。它的厚度仅为头发丝的二十万分之一,强度却是钢的200倍,有研究资料显示石墨烯是目前人类发现最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型材料,自2004年被发现以来,在全世界备受推崇,被认为是21世纪重大的科学发现之一,是改变世界的一种材料。


在新一轮产业升级和科技革命背景下,新材料产业被视为推动未来高新技术产业发展的基石和先导,将会对全球经济、科技、环境等领域的发展产生广泛而深刻的影响。尤其是石墨烯“多才多艺”的性质使人们对其广阔的应用前景产生了无穷的想象,有的科学家认为未来技术革命最大的颠覆性事件之一,可能就是石墨烯代替硅成为信息技术的基础材料,石墨烯还可能在能源、交通、航空航天、柔性电子和医疗保健等领域大放异彩。中国是石墨资源大国,也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一,有专家预测,未来石墨烯每年将撬动万亿级的产业链。作为一种新材料,石墨烯究竟有哪些神奇之处?有哪些颠覆式的应用能影响和改变人们的生活?我国石墨烯产业应该如何健康发展?


石墨烯如何改变人们的生活


石墨烯我们并不陌生,铅笔芯是用黏土和石墨做成的,当你写字的时候在纸上一划,石墨片就会划下来,变成我们可看到的字。如果你写得特别轻,说不定就能做出来单层的石墨片,也就是石墨烯。石墨烯号称“新材料之王”,它是最薄的材料,因为它只有一个原子层的厚度;同时它也是强度最大的材料,理论上它的强度比钢还要强200倍;它也是导电性最好的材料,热导性是遥遥领先的。石墨烯还是完美的柔性透明材料,柔韧性特别好,可以轻易地被折叠。它还是一种透明导电薄膜材料,这也是石墨烯一个非常重要的特点。


碳材料家族是“新兴”产业的摇篮,催生了金刚石产业、石墨产业、活性炭产业、炭黑产业和碳纤维产业,也因此碳材料被认为是人类文明发展的助推器。石墨烯作为碳家族材料中的新成员,因其拥有独特的物理性能而备受关注。


从目前看,石墨烯可用来制作保暖产品、衣服等日用品;作为硅的替代品,石墨烯可制造超微型晶体管以及新一代电子元件,石墨烯运用在计算机芯片上,能大幅度提高计算速度;石墨烯还适合用来制造透明触控屏幕、发光板、太阳能电池板等产品。从未来看,石墨烯将在电子信息、新能源、航空航天、柔性电子及储能、海洋工程防腐等领域发挥重大作用。


   


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