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　　新型材料正在逐漸進入我們的生活，并發(fā)揮著越來越多的作用。石墨烯作為一種具有異乎尋常特性的極薄的碳原子材料，在近幾年來吸引了研究人員巨大的關(guān)注。近日，據(jù)透露，中國科學院上海硅酸鹽研究所的研究人員利用細小的管狀石墨烯構(gòu)成一個擁有與鉆石同等穩(wěn)定性的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，從而創(chuàng)造出了一種泡沫狀材料，這種材料不但非常輕，而且還能抵抗極強的沖擊力。據(jù)了解，這種材料的強度比同重量的鋼材要大207倍，而且能夠以極高的效率導熱和導電。那么石墨烯這種新型材料到底是什么，科學家所提出的“石墨烯時代”離我們還有多遠?

　　對于科研人員而言，石墨烯并不新鮮，但由于它的性能和結(jié)構(gòu)，來自各國的研究人員都致力于對其作出進一步的研究。這次，來自上海的研究小組稱，他們新創(chuàng)造出的這種材料，相比較以往所研發(fā)報道出來的石墨烯材料，能夠承受更大的沖擊力，或?qū)⒛苡迷谖磥淼姆缽椧潞吞箍吮砻孀鳛榉缽棇邮褂谩?/p>

　　研究報告稱，這種新材料能夠支撐起相當于其自身重量40萬倍的物體而不發(fā)生彎曲。一個這種石墨烯泡沫可以承受力度超過每平方英寸1.45萬磅的外力重擊，這幾乎相當于處于在美國關(guān)島沿海的馬里亞納海溝，這個深達10924米的世界海洋最深處，所經(jīng)受的巨大壓力。

　　值得一提的是，這種材料還可以被擠壓成其原始大小的5%，且依然能夠恢復原來的形態(tài)，即便重復1000次，依然完好無損。因而，這種新材料耐高壓耐沖擊的超硬特性意味著它在未來的研發(fā)過程中，或許可以用在防彈衣的內(nèi)部和坦克的表面作為緩沖墊，以吸收來自射彈(如子彈、炮彈、火箭彈等)的沖擊力。在美國科學家的模擬實驗中，僅10-100納米厚的石墨烯，就能夠抵御相當于AK47射出子彈速度的沖擊力，這就意味著，若“石墨烯防彈衣”能夠制成，抵御普通子彈的沖擊力將是小菜一碟。

　　聽起來很神奇的石墨烯其實早在2004年就被研發(fā)出來。石墨烯這種新型納米材料被制造出來后，英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫也因為他們對這項研發(fā)的貢獻，而在2010年被授予諾貝爾物理學獎。此后的數(shù)年間，這種新型材料引發(fā)了科研人員的巨大興趣，石墨烯所帶來的巨大應用潛力也讓科學家將之后的研發(fā)稱為“石墨烯時代”。

　　石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，它良好的導熱、導電性，以及超大的硬度和柔韌性讓其被稱為“奇跡材料”，因為很少有一種材質(zhì)能同時兼顧這些特性。目前，它是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，美國化學學會稱石墨烯的強度是鋼鐵的200倍，而它如此輕薄，以至于1盎司的石墨烯可以覆蓋28個足球場。中國科學家曾合成石墨烯氣凝膠，密度只有空氣的1/6;一立方英寸(約16.39立方厘米)的石墨烯氣凝膠放在一片草葉上，草葉都不會變形。

　　同時它也是已知的世上電阻率最小的材料，常溫下其電子遷移率要比硅晶體高很多。針對石墨烯的這一系列特征，業(yè)內(nèi)人士曾表示這項材料的誕生，對于大量使用硅原料的IT產(chǎn)業(yè)具有重要意義——“現(xiàn)在芯片有極限寬度，硅的極限是7納米，已經(jīng)臨近邊界了，石墨烯是技術(shù)革命前沿”。因而，研究學家對于石墨烯的大體預想方向主要在變革電子行業(yè)，并借此催生靈活多變的設備、超動力的量子計算機、電子服裝及可與身體細胞交流的計算機。

　　雖說這個神奇的材料已經(jīng)被提出了各類設想，但是離科學家所期盼的“石墨烯時代”依然還有一定的距離。其實就在2012年，因石墨烯而獲得諾貝爾獎的康斯坦丁·諾沃肖洛夫就曾經(jīng)在《自然》上發(fā)表文章討論石墨烯的未來，他認為這項材料的前途是光明的，但是其中的研發(fā)道路卻是曲折的。因為，在真正投入日常生活使用之前，還有一些重要的問題需要得到解決，近兩年來的發(fā)展也基本證明了他們的預測?？紤]到產(chǎn)業(yè)更新的巨大成本，石墨烯的好處可能不足以讓它簡單地取代現(xiàn)有的設備——它的真正前景，或許在于為它的獨到特性量身定做的全新應用場合

　　在科學家的構(gòu)想中，石墨烯是一種為IT行業(yè)而生的材料。未來石墨烯使用較為有前景的方向是顯示設備——觸屏、電子紙，等等。但是目前石墨烯和金屬電極的接觸點電阻很難對付。在電子產(chǎn)品中，石墨烯超強的導電性反而是它進入實際生產(chǎn)中的一個桎梏。現(xiàn)代電子產(chǎn)品全部是建筑在半導體晶體管之上，而它有一個關(guān)鍵屬性稱為“帶隙”：電子導電能帶和非導電能帶之間的區(qū)間。正因為有了這個區(qū)間，電流的流動才能有非對稱性，電路才能有開和關(guān)兩種狀態(tài)——可是，石墨烯的導電性能實在太好了，它沒有這個帶隙，只能開不能關(guān)。只有電線沒有邏輯的電路是毫無用途的，所以要想靠石墨烯創(chuàng)造未來電子產(chǎn)品，取代硅基的晶體管，必須人工植入一個帶隙——但是簡單植入又會使石墨烯喪失它的獨特屬性。目前針對這個領(lǐng)域的研究的確不少，如多層復合材料、添加其他元素、改變結(jié)構(gòu)等等，但是諾沃肖洛夫等人認為這個問題要真正解決，還要至少十年。

　　除了它自身屬性的問題之外，石墨烯產(chǎn)業(yè)還有一個意想不到的麻煩：污染。石墨烯產(chǎn)業(yè)目前最成熟的產(chǎn)品之一可能是所謂“氧化石墨烯納米顆粒”，它造價便宜，但對人體很可能有一定毒性，且研究者發(fā)現(xiàn)它在地表水里非常穩(wěn)定、極易擴散。所以雖然現(xiàn)在對它的環(huán)境影響下斷言還為時太早，但它是否會對環(huán)境造成污染也成為了其投放生產(chǎn)前需要解決的一個潛在問題。因而，石墨烯的發(fā)明者諾沃肖洛夫曾經(jīng)給它的發(fā)展定性：“石墨烯的真正潛能只有在全新的應用領(lǐng)域里才能充分展現(xiàn)：那些設計時就充分考慮了這一材料特性的產(chǎn)品，而不是用來替代現(xiàn)有產(chǎn)品里的其他材料。”

　　石墨烯和聚苯胺形成三維復合結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異的超級電容器性能。