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神奇材料:石墨烯发生了什么?

石墨烯怎么了?

我们大多数人都听说过石墨烯,但对于普通人来说,这个词已经变成了科幻小说里的东西。虽然我们大多数人对这些突破性的材料了解不多,但我们记得最初的轰动。那么今天石墨烯发生了什么变化呢?

2004年石墨烯的发现产生了巨大的影响,随后掀起了关于石墨烯的炒作。

你可能还记得科学家安德烈·海姆教授和克斯特亚·诺沃谢洛夫教授因这一发现获得诺贝尔奖的时候。你可能记得这听起来简单得不真实……

故事是这样的,这对夫妇用“胶带”粘在一块石墨,慢慢地去除材料层,直到只剩下一个原子薄层。经过更复杂的测试来确定他们真正实现了这个单原子层,这个发现的影响就实现了。

需要明确的是,在此之前,人们认为制作“2D”材料是完全不可能的。科学教科书和论文总是断言,只有一层原子那么薄的物质会简单地分解。

令人难以置信的是,我们现在所知道的基本上是相反的。

以下是片状石墨的一些功能(它们令人难以置信,但却是真实的):

  • 石墨烯是世界上最好的导电体。
  • 比钢坚固200倍。
  • 在真空中具有已知的最高熔点。它是高的。科学家们认为,它必须被加热到3500摄氏度以上,即使那样,它也不会像我们所理解的那样“融化”,而是简单地变成气体。
  • 世界上最好的热导体之一。
  • 抗撕裂能力是钢铁的100倍。
  • 非常稳定-无毒。
  • 世界上最不透水的材料(比一公里厚的玻璃还不透水!)

由于石墨烯具有这些惊人的特性(随着我的打字,还会有更多的发现),每个人都希望石墨烯能突然无处不在。

相反,大多数购买石墨烯的人收到的黑色粉末并没有像宣传所承诺的那样发挥作用。

甚至石墨烯薄片也辜负了人们的期望,因为它被放置在铜和其他金属的表面,会卡住,很难去除。

今天的研究

然而,今天石墨烯行业的变化速度是天文数字。

一些世界领先的科学家正在曼彻斯特的石墨烯工程创新中心(GEIC)工作,该中心建于2018年,他们专注于开发用于商业用途的石墨烯和其他“2D材料”。

在2017年首次出版《Nixine杂志》之后,英国的科学家已经出版了5卷。

这是一份世界领先的出版物,并承诺用通俗易懂的英语出版更详细地解释2D材料的使用。

我已经多次提到2D材料。这里我指的是由于石墨烯的发现而生产出来的片状材料。

事实证明,石墨烯并不完全是二维的,因为它的“Z”测量(高度)是值得注意的,即使它只有0.3纳米。

然而,石墨烯只能在X和Y两个维度生长,因此仍然是石墨烯。因此被称为“2D材质”。

如果它长得高,它就会变成石墨

科学家们认为,由于石墨烯的发现,现在有数千种可能的二维材料。

商业活动

石墨烯将用于哪些行业?

粉石墨烯

  • 大型船舶用防腐涂料。
  • 与橡胶结合生产的运动鞋,握力和磨损率远超以往。
  • 橡胶轮胎-同样,更长的寿命和更好的抓地力。
  • 汽车工业-石墨烯-聚合物复合材料正在应用于新型汽车的开发。

片石墨烯

  • 医学(是的,你没听错)。最近,利用石墨烯片开发出的晶体管可以检测1fentigram病毒在体液中的存在带有一层石墨烯的微型芯片可能会彻底改变血液检测。
  • 用于航天器的新型霍尔效应传感器正在研制中。

当石墨烯以工业速度生产成为可能时,这些领域将会发生改变,这些只是其中的几个例子。这比你想象的要近得多。

在美国和中国,可以生产“单晶石墨烯”(意思是没有缺陷的石墨烯薄片)的机器现在已经存在。

总部位于美国的通用石墨烯公司的目标是每年生产100万平方米的石墨烯。这是第一次真正的工业规模生产。

引用斯蒂芬•弗莱(Stephen Fry)的话:“记住我的话:石墨烯将改变一切。”

感谢Mike Maddock教授和Adrian Nixon (Nixene Publishing的首席执行官)在这个主题上提供的公开和可读的信息。

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