某新概念武器效果圖

石墨烯效果圖

英國(guó)開(kāi)發(fā)出一種快速量產(chǎn)的新技術(shù)，中國(guó)專家成功研制產(chǎn)業(yè)前景廣闊的石墨烯超強(qiáng)電池，工信部、發(fā)改委和科技部等三部委發(fā)布《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見(jiàn)》……連日來(lái)，石墨烯概念引起廣泛關(guān)注。實(shí)際上，石墨烯不僅具有廣闊的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景，在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上也必將帶來(lái)顛覆性的變革。請(qǐng)看科技日?qǐng)?bào)特約專稿——

有學(xué)者曾說(shuō)：“19世紀(jì)是鐵器的時(shí)代，20世紀(jì)是硅的時(shí)代，21世紀(jì)是碳的時(shí)代。”而石墨烯更是碳時(shí)代的代表性材料。石墨烯是一種只有一個(gè)原子厚度的呈六角形蜂巢晶格（苯環(huán)）的二維碳膜。它從石墨中而來(lái)，把石墨片剝成單層形成只有一個(gè)碳原子厚度的單層結(jié)構(gòu)，就形成了石墨烯。盡管石墨烯還未投入大規(guī)模的產(chǎn)品生產(chǎn)階段，但其展現(xiàn)出的性能優(yōu)勢(shì)使得人們對(duì)其在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的應(yīng)用前景充滿期待。

“削鉛筆芯”的啟示

由于石墨晶體中層與層之間的間隔較大，且以范德華力相結(jié)合，層狀結(jié)構(gòu)相對(duì)松弛，而石墨烯中碳原子之間柔韌性較大，因此，將石墨層層剝離，并最終得到性能優(yōu)異的單層石墨烯成為幾個(gè)世紀(jì)來(lái)科學(xué)界的反復(fù)嘗試。但是，石墨烯的制備卻并非易事。舉例而言，一支普通的鉛筆芯大約由300萬(wàn)層的石墨烯所迭加而成，科學(xué)家們嘗試了很多種辦法試圖將石墨烯剝離，但均以失敗告終。直至2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·K·海姆與他的同事從“削鉛筆芯”得到靈感，偶然中發(fā)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單易行的新方法——微機(jī)械剝離法：將石墨薄片粘貼在約15－16cm長(zhǎng)的塑料膠帶上，然后將膠帶折疊過(guò)來(lái)，粘在薄片的另一面上，將石墨薄片夾在中間，并將膠帶和石墨薄片分開(kāi)，以此將石墨薄片平穩(wěn)地分成兩片，厚度減為原來(lái)的1／2。此后，將上述步驟重復(fù)10次，不斷分割上次得到的薄片，并最終得到單層的石墨烯。2010年10月5日，安德烈·K·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因在石墨烯材料方面的卓越研究而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

除了微機(jī)械剝離法，如今還出現(xiàn)了其他有關(guān)石墨烯剝離的新方法，如外延生長(zhǎng)法、氧化石墨還原法等等。