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综述从人类工业、科研材料发展史中来看 , 石墨烯虽是晚辈 , 但出道晚却不代表它带给人类的惊喜会少于前辈 。
自然界最强的二维材料、超强导电性、优异的导热性、透光性这些特点无不刺激着全球研究者的神经 , 也让看到相关报道的我们不明觉厉 , 它出道虽短但已经凭借着自己出众的特点吸引了产业界的广泛关注 。
石墨烯是什么简单来说 , 石墨烯是碳的二维结构 , 由单层碳原子构成 。
通俗来说:将一个包抽纸 , 拆成一张张单一的纸巾 , 我们得到的是数量上的变化 , 而将石墨层层分离开 , 我们得到的则是质的变化 , 石墨烯与石墨同源同质 , 但型态的改变却使二者的价值变得云泥之别 。
石墨烯的厚度只有0.335纳米 , 而它带给人类的惊喜却远不是“足够薄”这么简单 。
石墨烯从问世到引领时代对于石墨烯的研究最早可追溯到1840年 , 当时的一篇报道指出:石墨的层间靠范德华力结合 , 但此作用力较弱 。
因此石墨的间层可插入小分子的酸或碱金属 , 制得石墨的层间复合物 , 也可通过特定化学物的作用使石墨的层与层发生结构剥离 , 由此人类开始在石墨的间层大做文章 。
1859年的一次实验中化学家使用强酸制备出结构更薄的氧化石墨 。
此后的一百四十多年里 , 人类不断尝试让石墨层变得更薄且不失结构的稳定性 , 直到2004年英国曼彻斯特大学物理学家 , 安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫采用微机械剥离法成功地分离出石墨烯 , 石墨烯的开场秀正式结束进入了整场表演的高潮阶段 。
随着越来越深入的研究 , 石墨烯不断带给人类惊喜 , 远超钢材许多倍的强度水平、最大比表面积、高弹性、高硬度等特点不得不让人感叹一句后生可畏 。
而它在储能、光电器、发热器件复合材料等领域的大放异彩甚至推动着这些领域的研究更进一步 , 也一次又一次向和世界证明着自己的价值 。
在能源领域 , 石墨烯超级电池是当之无愧的救场王 , 在传统电池行业再难做提升的时候 , 石墨烯带着十五分钟放电四万次的傲人成绩让老大哥锂电池、铅酸电池 , 心服口服也让新能源汽车在充电和续航里程难题上再做突破 。
石墨烯超级电容器以在功率特性和循环寿命上的绝对优势在高功率、高能量密度的动力储能器件研发领域完成了后起之秀的精彩表演 。
在医药领域 , 通过研究石墨烯的结构性质证明它是很好的药物载体 , 在水中良好的分散性和表面积大的特点 , 使其在困扰人类多年 , 但从未放弃研究的肿瘤药物研发及运用中大放异彩 。
除此之外它在近红外光区具有的出色光热转换能力让其在肿瘤的光热治疗中发挥着不可替代的作用 。
在航空航天领域 , 超高热导率让石墨烯成为航天用高导热骨架材料的不二之选;热管理系统离不开它;石墨烯在航空航天的器的散热系统中也是当之无愧的新贵大佬 。
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