本报记者 张梅 通讯员 李世宽 林珊珊

不管你用哪种搜索方式，当输入“石墨烯”，都会出来很多对这种材料的“盛大赞誉”：“新材料之王”、“将彻底改变21世纪的材料”、“黑金”、“可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命”……

当然，石墨烯能否担得起这些溢美之词，有待于科学研究的不断深入。这些赞美源于人类对它性能的了解：目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料……

石墨烯到底神奇在哪里？我们今天就跟JDB(中国)电子-官方网站石墨烯制备技术与产业应用课题组的王惠教授来简单了解。

石墨烯的发现

石墨烯是由碳原子紧密排列而成的蜂窝状结构的二维材料，看上去近似一张六边形网格构成的平面。石墨烯不是一种天然存在的材料，由石墨中剥离出来。当石墨被剥离至单层，仅有一个碳原子的厚度时，这层石墨片就是石墨烯。

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫领导的研究小组，将石墨片黏在两片特殊的胶带之间，撕开胶带，石墨片就被减薄，一分为二。如此反复操作，薄片越来越薄，最终在显微镜下发现了石墨烯。经过研究发现，它的厚度只有0.34纳米，一片1毫米厚的石墨片由近300万层石墨烯组成。

石墨烯从此进入人们的视野，其独特的性能吸引着全球研究者纷纷涉足，成为材料家族中的新星。也正因为此，2010年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，这两位最早发现并揭示石墨烯独特性质的科学家获得当年诺贝尔物理学奖。

独特的性能

石墨烯的独特性能源于它独特的物理结构。

石墨烯拥有的对称正六边形结构，使之非常稳定。石墨烯各个碳原子之间的连接很柔韧，即使受到外力冲击，也可以通过弯曲变形来维持稳定。

同时，石墨烯的二维平面结构，使它几乎集合了诸多材料的优质品质：既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，重量不足1毫克，却可以承重一千克。

最让科学界瞩目的，是它超强的导电性能。电子在石墨烯中运动几乎没有阻力，迁移速度极快，是世上已知的电阻率最小的材料。因为这一特点，石墨烯被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

此外，石墨烯还有优异的室温导热性和透光性，几乎完全透明。它还非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。

应用前景广阔

石墨烯一经发现，就被认为可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。它在电子、航天军工、生物、新能源、半导体等领域有着广泛的应用潜力，成为国际上的研究热点和竞争焦点。

未来，石墨烯将扮演怎样的产业角色？——类似碳纤维，在航空航天等某个特定领域必不可少；类似塑料的应用，广泛运用于各种产品；替代硅材料，发展出新一代电子芯片，由此从“硅时代”进入“碳时代”。

据中国石墨烯产业联盟预计，目前全球石墨烯年产能达到数百吨级，未来5年~10年将达到千吨级。到2020年，全球石墨烯市场规模将超1000亿元。目前，如何大规模制备高质量、大尺寸、低成本的石墨烯是产业化亟待解决的问题。JDB(中国)电子-官方网站石墨烯制备技术与产业应用课题组通过“化学氧化-还原法”，以天然石墨为原料，实现了高性能石墨烯批量制备，批产量达到公斤级，解决了石墨烯制备工艺复杂、能耗高、产率低等缺点，为实现石墨烯大规模和低成本制备提供了基础。

我们期待研究的不断突破。

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