人民日?qǐng)?bào)科技：石墨烯，極薄而神奇的用途
人民日?qǐng)?bào)科技：石墨烯，極薄而神奇的用途
石墨烯是一種由碳原子組成的新型單層片狀結(jié)構(gòu)材料。它是迄今為止人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的最薄、最強(qiáng)的二維物質(zhì)。由于石墨烯的超硬度、超常的導(dǎo)電性和優(yōu)良的透光性，被稱(chēng)為21世紀(jì)的改變材料，但由于制備成本高，石墨烯的工業(yè)應(yīng)用緩慢，波蘭科學(xué)家最近發(fā)明的石墨烯制備方法使生產(chǎn)成為可能。石墨烯工業(yè)。
自從2004年兩位英國(guó)科學(xué)家成功地將石墨烯分離為一種神奇的納米材料以來(lái)，低成本、高質(zhì)量、大尺寸的石墨烯的制備已成為全球工業(yè)和研究人員的重點(diǎn)研究對(duì)象，目前常用的石墨烯制備方法是物理剝離法和化學(xué)沉積法。前者是實(shí)驗(yàn)室制備高純度石墨烯的重要方法。缺點(diǎn)是石墨烯體積小，價(jià)格昂貴。雖然化學(xué)方法可以生產(chǎn)大面積的石墨烯，但純度和質(zhì)量都很低。
波蘭電子材料技術(shù)研究所石墨烯研究部主任Wakimish Stubinski博士以其最新的專(zhuān)利技術(shù)在制備石墨烯方面取得了突破性進(jìn)展，與以往的高溫加熱碳化硅、蒸發(fā)分解后提取石墨烯的工藝相反。硅原子，這種新的制備方法可以在較低的溫度下向碳化硅中添加碳，在高溫下不分解硅原子就可以得到高純度的石墨烯。制備時(shí)間僅為常規(guī)方法的1/10，價(jià)格也可降到每平方厘米70美元，如果進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，成本將大大降低，完全可以滿(mǎn)足目前工業(yè)硅的價(jià)格水平，同時(shí)該方法制備的石墨烯的質(zhì)量要高得多。Stubinski博士還因?yàn)檫@項(xiàng)研究獲得了2012年的波蘭杰出科技成就獎(jiǎng)。
根據(jù)波蘭電子材料技術(shù)研究所所長(zhǎng)Zigmont Uchinsky博士的說(shuō)法，石墨烯是材料家族中的一顆新星，在電子、航空航天、新能源和半導(dǎo)體等許多領(lǐng)域都具有巨大的潛力。石墨烯以其優(yōu)異的導(dǎo)電性，可以取代硅作為超導(dǎo)體的制造材料。微型晶體管，可以使計(jì)算機(jī)更快。它的輕質(zhì)和堅(jiān)韌的特性也是制造超輕型防彈衣和超輕型飛機(jī)材料的首選。最近的研究表明，石墨烯可以利用納米技術(shù)制成DNA傳感器，檢測(cè)DNA鏈的旋轉(zhuǎn)和位置，為基因組測(cè)序技術(shù)開(kāi)辟了一條新路。
近年來(lái)，石墨烯的科學(xué)研究取得了快速進(jìn)展，其工業(yè)應(yīng)用也已上線(xiàn)，預(yù)計(jì)一旦石墨烯批量生產(chǎn)，將成為觸摸屏、儲(chǔ)能電池、傳感器、半導(dǎo)體、航空航天、軍工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的下一個(gè)萬(wàn)億產(chǎn)業(yè)。巨大的市場(chǎng)前景引起了全球石墨烯研發(fā)和投資的熱潮，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年全球石墨烯研究專(zhuān)利共3520項(xiàng)，但絕大多數(shù)尚未走出實(shí)驗(yàn)室，因此，新的石墨烯制備技術(shù)能否在全球范圍內(nèi)得到應(yīng)用。對(duì)人類(lèi)有利最終取決于它能否成功地投入工業(yè)生產(chǎn)。
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