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救世主未来之星石墨烯堪当大任吗

2019-08-15 17:49:41来源:励志吧0次阅读

  新的制备工艺,能让石墨烯这个 救世主 一样的纳米材料迅速普及吗?

  2014年2月8日,一个由法国、美国、德国三国研究机构和大学组成的研究团队,成功实现在碳化硅晶体的边缘带状凹槽上制备石墨烯纳米带,并且保证了常温下的石墨烯超级导电特性。

  新的制备方法,将适用于大批量规模生产,并能够保证石墨烯纳米带的结构质量,这将使石墨烯在电子信息领域的广泛应用成为可能。

  新材料未来之星

  1956年,英特尔创始人之一戈登 摩尔提出了著名的摩尔定律,认为集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。

  这一定律揭示的趋势持续了超过半个世纪,然而,从2000年开始,以硅为基础材料的晶体管加工工艺的升级速度已经放缓,关于摩尔定律即将失效的猜测纷至沓来。

  摩尔定律继续生存的希望,在于寻找一个更革命性的基础材料,让晶体管继续突破物理性能极限 比如石墨烯。

  2004年,英国曼彻斯特大学的安德烈 盖姆和康斯坦丁 诺沃肖洛夫在实验中成功获得这种新型的纳米材料,此后10年来,石墨烯的应用空间,已被扩展到几乎无穷大的领域。

  石墨烯和金刚石一样,成分都是碳,只不过两者的碳原子晶体结构排列不同,金刚石像是石墨生成的微小颗粒,而石墨烯则是仅有一层碳原子厚度的薄膜。

  神奇之处在于,石墨几乎是矿物质中最软的材料,切成一个碳原子厚度的薄片后,却变成了最坚硬的材料,硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高,但同时,石墨烯却又具有极高的韧性,可以随意弯曲。

  这种兼具韧性和迄今为止最高强度的特性,使石墨烯迅速成为工业制造、航空、食品包装等领域的纳米材料未来之星。

  一个例子是,美国哥伦比亚大学的一次实验发现,如果物理学家们能制取出相当于普通食品塑料包装袋厚度(约100纳米)的石墨烯,那么需要施加大约2万牛顿的压力才能将其扯断(1千克 9.8牛顿)。

  换句话说,用石墨烯制成的包装袋,一个就能装大约两吨重的物品。

  这种轻薄而强韧的材料,同样被证明可以应用在微型医疗器械、防弹衣、汽车、飞机制造上,如果真的普及推广开来,它将全面颠覆当前的材料和工业制造世界。

  更巨大的应用空间,则来自石墨烯的导电和导热特性。

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