石墨烯热：“热”在今天，更要关注未来

原标题：石墨烯热：“热”在今天，更要关注未来

　　石墨烯柔性透明键盘 新华社发

　　石墨烯发热羽绒马甲和石墨烯发热围巾。新华社发

　　6月6日是国际石墨烯日。在这一天，关于石墨烯的研究与应用再次成为科学界讨论的热点。作为目前世界上已知最薄、最强、导电导热性能最高的一种新型纳米材料，石墨烯的发展前景被众多科学家所看好，石墨烯也因此被称为“黑金”。正如诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔泽克所说，石墨烯可能是唯一一个从量子理论到应用的实例。

　　石墨烯是如何被发现的？应用前景如何？从研究到应用，我们还要越过哪些障碍？

　　1、发现石墨烯：颠覆了物理学界传统思维定式

　　我们经常谈及的“石墨烯”，究竟是什么？

　　“石墨跟石墨烯只有一字之差，实际上，严格意义上的石墨烯就是单层石墨片。把单层石墨片垒起来，垒到足够厚就可以得到石墨。而把石墨一层一层地剥下来，剥出的单层就是石墨烯。”根据北京大学化学与分子工程学院教授彭海琳的描述，石墨烯就是一种纯碳材料，百分之百的碳材料，是具有代表性的二维材料，其形状表现为碳原子构成的蜂窝状、六角形结构的二维平面。

　　石墨烯曾一度被认为是一种假设性结构，无法单独稳定存在。北京理工大学化学与化工学院特别研究员赵扬介绍，改变发生在2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫等人首次成功利用微机械剥离法从石墨中分离得到石墨烯，颠覆了物理学界“二维原子晶体不可能在有限温度下稳定存在”的传统思维定式，两人也因“二维石墨烯材料的开创性实验”而获得2010年诺贝尔物理学奖。

　　“虽然这次发现意义非凡，但其采用的制备方法却很简单——利用透明胶带黏住高定向热解石墨，把有黏性的一面对折，再把胶带撕开，石墨薄片就会被一分为二。”彭海琳告诉记者，不断重复这个解离过程，石墨片就会越来越薄，最终得到只有一层碳原子厚度的二维晶体材料石墨烯。当然，现在制备石墨烯的方法更多了——经过数年发展，科研人员发现了更多制备石墨烯的方法，这种新材料由此进入工业化生产领域。

　　2、探索石墨烯：很大程度改变人类生活

　　石墨烯，能用来干什么？

　　“石墨烯是目前世界上已知的最薄、最坚硬、导电性最好的纳米材料，几乎完全透明，具有很大的应用前景，可以应用到储能、医疗、电子等各个领域。”赵扬举例说，石墨烯由于其高导电性、良好的电容性能和散热性能等，被广泛应用于电容器、电池的电极材料中。其高导电性还尤其适合于高频电路，因此石墨烯有望成为硅的替代品，进而提升未来计算机的运行速度，减少能耗。

　　南开大学物理科学学院教授蔡卫补充说，石墨烯能替代活性炭等，提高储能器件的容量与效率。“石墨烯复合材料有望取代传统的碳纤维，用于制造更加轻型的飞机和航天器等。具体到光学领域，石墨烯目前的应用方向包括柔性透明电极、光伏器件、光源、光探测器、超快激光器、光频转换器及太赫兹器件等。”

　　“更值得一提的是，石墨烯可以用来做柔性触摸屏、触控屏。目前，市场上一般是用ITO（氧化铟锡）玻璃做触摸屏，ITO玻璃比较脆，不能来回弯折。而石墨烯的柔性特质则决定其可以来回掰。”彭海琳说。

　　蔡卫表示，石墨烯的广泛应用将很大程度上改变我们目前的生活，提供一个信息沟通更通畅、生活更加便利及更加环保的生活环境。

　　3、研究石墨烯：不能囿于低端应用，要关注未来核心技术