石墨烯现在已经广受关注,它经常出现在我们的科技进展新闻中。简单来说,石墨烯是由碳原子组成的只有单原子层厚度的二维晶体,每个碳原子和它周围三个碳原子通过共价键相连接。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,巧妙地用胶带反复剥离石墨,竟然将石墨减薄到单原子层,他们将其命名为石墨烯。随后的研究发现,石墨烯在电、热、光等方面性质优异。两位科学家也因此在 2010 年获得诺贝尔物理学奖。
石墨烯是由碳原子通过共价键组成的单原子层,所以是非常强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高 200 倍,而石墨烯的致密性使得最小的原子(氦原子)都无法穿过。石墨烯几乎是完全透明的,只吸收 2.3% 的光,而其导电性更是极其出色,这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板等。另一方面,石墨烯的发现也证实了二维尺度材料(在厚度上只有原子层)是可以稳定存在的,掀起了二维材料研究的热潮。
由于石墨烯极其优异的性质,世界各国在石墨烯的研发上都投入了相当大的力量,石墨烯从诞生至今一直呈现着日新月异的发展状态。在市场上已经可以看到其在电池、显示屏、触摸屏、传感器等方面的应用,市场规模迅速扩大。不过,目前石墨烯仍然面临材料的大规模制备和高性能应用等多方面的问题,解决尚待时日。
中国在石墨烯的产业化发展中一枝独秀,处于世界领先地位。现在石墨烯产业已经被列为我国战略新兴产业和“中国制造 2025”重点发展领域之一。未来石墨烯革命性的创新发展值得期待。