石墨烯是僅有一個(gè)碳原子厚度的二維結(jié)構(gòu)新材料,它在已知的材料中最輕、最薄、強(qiáng)度最大、韌性最好。
西班牙研發(fā)出世界首例石墨烯聚合材料電池,充電時(shí)間不到8分鐘,用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里。這是不久前在《世界報(bào)》刊出的消息,在業(yè)界引起了很大關(guān)注。石墨烯作為一種新材料,當(dāng)前正“紅得發(fā)紫”,對(duì)石墨烯的研究和推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化是世界各國攻關(guān)的重點(diǎn)領(lǐng)域。有消息稱,石墨烯將寫入我國正在編制的“十三五”規(guī)劃中。作為“科技創(chuàng)新中心”的北京,石墨烯產(chǎn)業(yè)化也于日前在豐臺(tái)破繭。對(duì)于石墨烯產(chǎn)業(yè)化這個(gè)全世界幾乎在同一起跑線的課題,在北京有沒有前景?它的產(chǎn)業(yè)化道路在何方?
石墨烯離生活漸行漸近
《世界報(bào)》的消息稱,西班牙一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司Graphenano,與西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池,其儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的3倍,用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里,而其充電時(shí)間不到8分鐘。該公司計(jì)劃于2015年將此電池投入生產(chǎn),并且計(jì)劃與德國四大汽車公司中的兩家于本月進(jìn)行試驗(yàn)。
石墨烯是什么呢?石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)新材料,其只有一個(gè)碳原子的厚度,是二維結(jié)構(gòu)的材料。而我們現(xiàn)在所應(yīng)用的材料都是三維結(jié)構(gòu)。石墨烯的結(jié)構(gòu)特性也賦予了其先天的優(yōu)勢(shì):是已知的世界上最薄、強(qiáng)度最大、重量最輕、韌性最好的材料,具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能,同時(shí)它的潤滑性也非常好。
石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu),無法單獨(dú)穩(wěn)定存在,直到2004年,英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯,從而證實(shí)了它可以單獨(dú)存在。兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”共同獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
石墨烯如此“高大上”,用它合成的復(fù)合材料能做什么呢?它離我們的生活有多遠(yuǎn)呢?事實(shí)上,西班牙研發(fā)成功的電池就是石墨烯的應(yīng)用之一。然而,石墨烯的應(yīng)用還不僅局限于此。據(jù)英國布魯內(nèi)爾大學(xué)教授凱恩斯介紹,因?yàn)閺?qiáng)度大,如果用石墨烯做成一根頭發(fā)絲粗細(xì)的繩子,它可以吊起一架三角鋼琴。同時(shí),因?yàn)樗€很薄,潤滑度也好,未來在汽車輕量化、節(jié)能減排,能源,航空航天,生物技術(shù)等領(lǐng)域?qū)⒋笥凶鳛椤?/p>
不僅如此,石墨烯材料已經(jīng)應(yīng)用在一些我們能夠看得見摸得著的產(chǎn)品中了,比如一些手機(jī)的顯示屏中就添加了石墨烯。
石墨烯或?qū)懭搿笆濉币?guī)劃
北京商報(bào)記者了解到,石墨烯一經(jīng)問世就因其優(yōu)良的性能及廣闊的應(yīng)用受到世界各國的重視,各國都在致力于石墨烯在應(yīng)用層面的研究和推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化。
在美國馬勒動(dòng)力總成CEO眼中,石墨烯這種新材料很有前景,將推動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。
業(yè)內(nèi)也有聲音認(rèn)為,從1950年制造出世界上第一支硅晶體管,到上世紀(jì)80年代中期研制成功的納米級(jí)金屬材料,過去的五六十年科技呈爆發(fā)式增長。但目前劃時(shí)代的科技進(jìn)步已沉寂了多年,包括在醫(yī)藥領(lǐng)域也是如此,科學(xué)家已找不到新的化學(xué)結(jié)構(gòu),并還在不斷嘗試。而石墨烯的出現(xiàn),必將成為人類打造新生活的一個(gè)新發(fā)力點(diǎn)。
正因如此,歐盟已投入10億歐元用于石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。