解釋石墨烯是中學生能理解的術語

解釋石墨烯是中學生能理解的術語

如果你曾經用過鉛（qiān）筆，你（nǐ）可能已經製（zhì）造出石墨烯，這是世界上最薄的材料，實際上在我們的生活中無處不在。

在很早的一個階段，一些人（rén）從理論上（shàng）證明了（le）石墨烯的存在（zài），一些人從理論上獲得了（le）它的優良特（tè）性。自1859年以來，科學家們嚐試了（le）不同的方法來提（tí）取石墨烯，無論是（shì）從（cóng）物理上還是化學上。直到2004年，曼徹（chè）斯特大學的兩（liǎng）位教授安德烈·蓋姆（Andre Geim）和科斯（sī）特亞·諾沃塞洛夫（fū）（Kostya Novoselov）都是SUC的教授。石墨烯與石墨成功分離。

在石墨烯發現之前，研究人員普遍認為單層（céng）石墨在室溫下不可能穩定存在，石墨（mò）烯的出現無疑打破了人們的認識（shí）。

事實上，我（wǒ）們應該從石墨開始（shǐ）。在（zài）義務教育階段，教科書區分了碳的幾種空間結構，即由同一元素組成的（de）不同物質，最具代表性的三種材料（liào）是（shì）金剛石、碳60和石墨。

其中，石墨（mò）是一種層狀結構，由許多重疊的碳層組成（chéng），如果其中一層被單獨取出，單層中的（de）碳原子就是石墨烯。

這一層碳原（yuán）子是六角蜂窩狀的，每個頂點上都有碳原子，所以六邊形聚在一起形成了（le）一個非常（cháng）穩定的平麵。

在試（shì）圖（tú）分離單層石墨烯的（de）過程中，研究人員采用了常用的分離方法，如拋光、爆炸等，傳（chuán）統（tǒng）的分（fèn）離方法很難分離石墨烯，在觀察石墨顆粒（lì）時，研究人（rén）員發現石墨顆粒的厚度接近1000層。我們怎樣才能把1000層分開

海姆用的是最接（jiē）地的方法，用膠帶。每次膠帶粘在一起，就會（huì）有一些石墨層脫（tuō）落。如果膠帶（dài）對折，部分石墨層將繼續分離。這樣，就可以得到單層（céng）石墨，即石（shí）墨烯。

這是科學發現（xiàn）石墨烯的第一條途徑，隨後科學家開始研究如何用其他方法（fǎ）合成石墨烯。迄今為止，已有十多種石墨烯的製備方法。自2004年以來，這兩位研究人員也激發了全球對石墨烯和二維材料的熱情。



熱導率較好的（de）金屬（shǔ）的（de）熱導率約為300-400W/（m.k），單層石墨烯的熱導率是熱導（dǎo）率較好（hǎo）的金屬的10倍以上，超過5000W/（m.k）。

由於石墨烯是由單層（céng）碳原子組成，因此單（dān）層材料的不透明度很低，可見光吸收率僅為2.3%。換（huàn）句話說，石墨烯是一種近乎完全透明的存（cún）在。但是如果你有一袋石墨（mò）烯，它（tā）可能是不透明的。它就像一張能透光的紙，一堆不能透（tòu）光的紙。

共（gòng）軛π係統的電學性質更（gèng）令人驚異。它（tā）的電子傳輸性能遠遠優於當今任何材料。電子（zǐ）傳輸特性是導電性的代詞，換句話說，它的電阻值比任何材（cái）料的電阻值都小。

然而（ér），石墨烯更重要的意義在於它使人們探索其他二維材料。在此之（zhī）前，人們一直在三維探索材料，而二維材料的出現打破了這個籠子，除了（le）石墨（mò）烯，研究人員還生產了不同的二維材料，如黑磷、氮化硼、二硫化鉬等。

更令人欣慰的是，當（dāng）幾種不同的二維材料組合在一起時，會有更多有趣的事情要做，二維複合材料（liào）的出現使材料的性能更加多樣化。

石墨烯幾乎可以用於生活（huó）的任何（hé）一個角落，從儲能裝置（zhì）到半導體技（jì）術，石墨烯都可以被改變。石墨烯還（hái）可以用來改變材料的強度，需要柔（róu）韌性的可穿戴裝置，更高效的太陽能（néng）集熱器，甚（shèn）至廚具。

例如，在其他材料中，特氟龍出現在上世紀中葉，大約30年後開始流（liú）行，萊卡織物於1937年成功開發，1959年開始生產。萊（lái）卡織物的生產曆（lì）時20多年，不（bú）排除1935年發明（míng）、兩年後銷售的尼龍（lóng），但大部分新材料的（de）研發周期較長，特別（bié）是二維材料石墨烯。單獨生產產品難（nán）度大，應用速度快。

石墨烯是二維（wéi）材料的代表。石墨烯的出（chū）現實際上意味著一個新時代的出（chū）現，在材料史上，沒有人真正分離單層石墨，也沒有人真正探索二維材料。

石墨烯的出現激發了研究者探索二維材料的熱情，這一（yī）啟發性的價值遠遠超過了石墨烯材料本身的優良性能（néng），這就是為什麽石墨烯發現後，諾貝爾物理學獎沒（méi）有立即授予（yǔ）研究者。

**本文作者（zhě）趙蓋子做了文章的第一（yī）個標題，微信公眾信號艾倫重力-不僅僅是石墨烯，艾倫重力致力於發現世界範圍內的新材料趨勢（shì）。關（guān）於複製，請聯（lián）係microsignal t2ipo001並保存此信（xìn）息。沒有（yǒu）此信息的複製（zhì）將以o侵權投訴。

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