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      石墨烯是目前人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。它的发现者之一,2010年诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学教授康斯坦丁-诺沃肖洛夫在应用上有什么新发现?

石墨烯是目前人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。
  2004年,诺沃肖洛夫和曼彻斯特大学物理学家安德烈-海姆成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人因此获得了诺贝尔物理学奖。
  二维材料伴随着单原子层的石墨材料——石墨烯的分离成功而提出。二维材料是指电子仅可在两个维度的非纳米尺度(1-100nm)上自由运动(平面运动)的材料,如纳米薄膜、超晶格、量子阱。
  由于二维异质结构可以根据原子精度和性能迥异的个体层结合在一起,这些结构性质可以被用于针对性地研究新的物理现象,或适合的一个可能的巨大应用范围。这里的异质结构堆的功能是“嵌入”式的设计。
  相对二维材料,还有一维材料和三维材料。一维材料是指电子仅在一个非纳米尺度方向上自由运动(直线运动),碳纳米管(carbon nanotube)最具代表性。三维材料则是指电子在三个非纳米尺度上自由运动的材料,如纳米粉末高压成型,或控制金属液体结晶而来的纳米晶粒结构。
  对于目前石墨烯的应用价值方面,诺沃肖洛夫总结认为,应该在目前已知的物理物质里应用石墨烯技术,而在二维材料里挖掘更多应用,并目标基于范德华力的异质结构,并结合RFID(射频识别)制作传感器,以及制造在这基础之上的多功能产品。
      石墨烯也已成为中国重点发展的战略新兴产业之一,是“十三五”新材料发展的重点。今年4月, 中国国家标准化管理委员会网站公布《石墨烯材料的术语、定义及代号国家标准草案(征求意见稿)》,并在一个月内向社会公开征求意见。
      石墨烯(Graphene)是由碳原子按照六边形排布,每个六边形又相互连接,形成一个碳分子。单层石墨烯是仅有原子厚度的二维晶体,约为0.335纳米,仅是头发丝的二十万分之一。
      单层石墨烯的优异特性:
电学:已知的电阻最低的材料
因为碳原子平铺在一层上,电子的运动被限制在一个平面上,所以石墨烯具有全新的电学属性,电子移动情况与金属和半导体材料完全不同。在室温状况,传递电子的速度比已知导体都快。
光学:几乎透明
对可见光仅2.3%的吸收,透明度为97.7%。
热学:导热性又是第一
室温下的热导率为5000W/mK,比传统导热材料金刚石高出1 到2.5倍。
力学:已知机械强度最高、同时柔韧性也很强
石墨烯机械强度可以达到高性能钢铁的200倍。
化学:超疏水性和超亲油性
石墨烯具有二维片层结构和高比表面积,层层叠加形成致密的物理隔绝层,可以涂覆在金属表面使其具有耐腐蚀性。