英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的研究人員安德烈·蓋姆和科斯提亞·諾沃謝夫最早發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石墨層薄到只有一個(gè)碳原子厚度時(shí)，其韌度和電特性都很突出。這一發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界引起不小的轟動(dòng)，不僅因?yàn)樗蚱屏硕S晶體無(wú)法真實(shí)存在的理論預(yù)言，更重要的是，石墨烯眾多特性可能會(huì)改變我們的生活。安德烈·蓋姆和科斯提亞·諾沃謝夫也因?yàn)樵谑╊I(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
“土辦法”制出新材料
科學(xué)家近日公開(kāi)了一份賦予用戶(hù)“超強(qiáng)視覺(jué)”的隱形眼鏡制造計(jì)劃，來(lái)自美國(guó)密歇根大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)說(shuō)，這種隱形眼鏡內(nèi)嵌入石墨烯，感光功能極佳，能夠偵測(cè)到可見(jiàn)光與不可見(jiàn)光，如紅外線一般，具有夜視功能。這一消息使石墨烯再次罩上神奇光環(huán)。
第一片單層的石墨烯的誕生并無(wú)多少“技術(shù)含量”。安德烈·蓋姆用透明膠帶在石墨上粘一下，這樣就會(huì)有石墨層被粘在膠帶上。然后把膠帶對(duì)折后，粘一下再拉開(kāi)，這樣，膠帶兩端都有石墨層，石墨層又變薄了。如此反復(fù)，膠帶上的石墨層薄到只有一個(gè)碳原子的厚度時(shí)，石墨層也就變成了石墨烯。
科學(xué)家們?cè)诙x石墨烯的時(shí)候顯得有些為難。中科院半導(dǎo)體研究所研究員譚平恒告訴記者，蓋姆教授在2007年發(fā)表的石墨烯論文綜述中，對(duì)到底具有多少層碳原子的二維晶體結(jié)構(gòu)才能稱(chēng)為石墨烯進(jìn)行了明確的界定：“單層、雙層、多層（3層至10層）材料由于仍然保持二維晶體特性，可稱(chēng)為石墨烯。”
中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟2013年就石墨烯材料的定義給出標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為石墨烯是該標(biāo)準(zhǔn)定義的單層石墨烯、雙層石墨烯和少層石墨烯（3層至10層）的統(tǒng)稱(chēng)。譚平恒認(rèn)為，如何鑒別廣義石墨烯層數(shù)是目前石墨烯研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展亟需解決的問(wèn)題。
盡管“名”還不正，但各國(guó)已表現(xiàn)出足夠熱情。2013年1月，歐盟將石墨烯列為“未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一，計(jì)劃10年提供10億歐元資助；英國(guó)在2012年底宣布將追加投資2150萬(wàn)英鎊資助石墨烯商業(yè)化進(jìn)程，并建立一個(gè)國(guó)家級(jí)研究機(jī)構(gòu)；美國(guó)、韓國(guó)、日本則分別在石墨烯制造電腦芯片和晶體管領(lǐng)域、柔性觸摸屏和柔性有機(jī)電致發(fā)光器件領(lǐng)域、透明導(dǎo)電膜和散熱膜領(lǐng)域走在世界前列。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前世界上做石墨烯規(guī)模制備的公司有50多家，其中我國(guó)就有十幾家，不少研究成果已居世界前沿。
挑戰(zhàn)各種“不可能”
憑借其特殊的物理結(jié)構(gòu)和特質(zhì)，石墨烯可以在多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)顛覆性的變革。
如果將其成功用于超級(jí)電容器或鋰離子電池的電極材料，套用當(dāng)下比較流行的話，“媽媽再也不用擔(dān)心我的電池了”。據(jù)中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所陳成猛博士介紹，儲(chǔ)能材料有兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，一是導(dǎo)電性，石墨烯是目前世界上電阻率最小的材料，電子在石墨烯二維平面上自由遷移，就好比汽車(chē)開(kāi)上高速公路一般暢通無(wú)阻；二是比表面積，這直接影響儲(chǔ)能材料的比容量，也就是電池的續(xù)航能力。所有組成石墨烯的碳原子都在表面，對(duì)于儲(chǔ)能都是有效的，一點(diǎn)都不浪費(fèi)。“只用5分鐘手機(jī)就可以完成充電，而且可以用3天甚至更長(zhǎng)。”陳成猛介紹說(shuō)，這一應(yīng)用可能會(huì)為電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池開(kāi)啟新的窗口，在節(jié)能環(huán)保方面有望突破。
電池網(wǎng)微信
