二、石墨烯（石墨烯断裂强度比最好的钢材高200倍）石墨烯 ， 是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。 石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性 ， 尤其在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有十分重要的应用前景 ， 被认为是一种未来革命性的材料 。值得一提的是 ， 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 ， 用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯 ， 因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖 。 石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法 ， 薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD) 。 石墨烯是从石墨材料中剥离出来 ， 由碳原子组成的 ， 只有一层原子的二维材料 。 石墨烯断裂强度比最好的钢材还要高200倍 ， 同时它又有很好的弹性 ， 拉伸幅度能达到自身尺寸的20% 。 可以作为超薄、超强、导电导热性能优良的一种新型纳米材料 ， 石墨烯被称为“黑金” ， 是“新材料之王” ， 科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪” ， 极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命 。 石墨烯具有非常好的热传导性能 。 纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK ， 是为止导热系数最高的碳材料 。 石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移 。 石墨烯具有非常良好的光学特性 ， 在较宽波长范围内吸收率约为2.3% ， 看上去几乎是透明的 。 石墨烯可以做成化学传感器 ， 根据部分学者的研究可知 ， 石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟 。石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感 。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料 ， 石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性 。 石墨烯可以用来制作晶体管 ， 由于石墨烯结构的高度稳定性 ， 这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作 。 相比之下 ， 目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点 ， 又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率 。 比如IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100GHz ， 超过同等尺度的硅晶体管 。 韩国研究人员首次制造出了由多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏 。 韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上 ， 制造出了一块电视机大小的纯石墨烯 。 他们表示 ， 这是迄今为止\"块头\"最大的石墨烯块 。 随后 ， 他们用该石墨烯块制造出了一块柔性触摸屏 。 新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域 。 美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板 ， 可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本 ， 这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用 。 另外 ， 石墨烯超级电池的成功研发 ， 也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题 ， 极大加速了新能源电池产业的发展 。 这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路 。 石墨烯过滤器比其他海水淡化技术要使用的多 。 水环境中的氧化石墨烯薄膜与水亲密接触后 ， 可形成约0.9纳米宽的通道 ， 小于这一尺寸的离子或分子可以快速通过 。 通过机械手段进一步压缩石墨烯薄膜中的毛细通道尺寸 ， 控制孔径大小 ， 能高效过滤海水中的盐份 。 由于高导电性、高强度、超轻薄等特性 ， 石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的 。 2014年 ， 美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器 ， 就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测 。 而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用石墨烯被用来加速人类骨髓间充质干细胞的成骨分化， 同时也被用来制造碳化硅上外延石墨烯的生物传感器 。 同时石墨烯可以作为一个神经接口电极 ， 而不会改变或破坏性能 ， 如信号强度或疤痕组织的形成 。 由于具有柔韧性、生物相容性和导电性等特性 ， 石墨烯电极在体内比钨或硅电极稳定得多 。石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长十分有效 ， 而且不会伤害到人体细胞 。 石墨和石墨烯广泛应用在：电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面 。 鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值 ， 在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展 。 值得一提的是 ， 中国在石墨烯研究上也具有十分独特的优势 ， 从生产角度看 ， 石墨烯作为生产原料的石墨 ， 在我国储能非常丰富 ， 价格低廉 。 欧盟委员会曾经将石墨烯作为\"未来新兴旗舰技术项目\" ， 设立专项研发计划 ， 未来10年内拨出10亿欧元经费 。 英国政府也投资建立国家石墨烯研究所(NGI) ， 力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场 。三、碳炔（强度超过钻石的40倍）碳炔是碳原子聚集在一起形成的链 ， 这些碳原子通过双键或者交替的单键和三键连接在一起 。 碳炔被认为是世界上最强韧的材料 ， 强度超过钻石40倍 ， 碳炔已被证明比钢强200多倍 ， 是石墨烯强度的两倍 。 碳炔在未来超高强度设备的发展中将有很重要的用途 。
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