0.334纳米的石墨烯比金刚石还硬

0.334纳米的石墨烯比金刚石还硬
2024年11月25日 13:02 环球网科技频道

【#0.334纳米的石墨烯比金刚石还硬#】凭借独特的物理和化学性质,石墨烯一经问世,就受到了广泛关注。

首先,石墨烯对物理学基础研究具有特殊意义。

在科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现石墨烯的若干年后,这两位科学家又在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,并因此获得了2010年度诺贝尔物理学奖。这一发现,使此前一些只能停留在理论想象阶段的量子效应可以通过具体实验来验证,例如“电子无视障碍”“实现幽灵一般的穿越”等实验。

不过,更令人们感兴趣的,是石墨烯许多“极端”的特性。

被称为“新材料之王”的石墨烯,厚度不及普通纸张的三十万分之一,但却是目前已知强度最高的材料之一,在保持高强度的同时还具有很好的韧性,可以弯曲。有这样一个生动的比喻可以感受石墨烯的这种特性——如果用1块面积1平方米的石墨烯做成吊床,这个吊床本身重量将不足1毫克,但可以承受一只猫的重量。

人们也很难想象,石墨这种几乎是天然界最软的矿物质,但当被“切”成一个碳原子厚度的薄片时,“性格”竟会发生如此之大的变化。

此外,由于只有一层原子,石墨烯中电子的运动被限制在一个平面上,石墨烯也因此有着全新的电学属性。

作为世界上导电性最好的材料之一,石墨烯中电子的运动速度可达到光速的三百分之一,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。未来,石墨烯有望成为硅的替代品,制造超级计算机的结构部件——超微型晶体管。据相关专家分析,如果用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会提高数百倍。

同时,放眼周围,我们也可以在许多生活用品中看到石墨烯的身影。

无论是具有远红外发热功能、为身体源源不断提供温暖的石墨烯羽绒服,还是抗菌性更强、透气性更好的新型石墨烯口罩,抑或是融合了压力传感技术、精准地感知人体步态信息的石墨烯智能鞋垫,目前石墨烯和其衍生的二维材料正在被不断开发出来,给人们的生活带来便利。

在颜色方面,与黝黑的石墨不同,石墨烯只吸收2.3%的光,几乎是完全透明的。这个特征使得它也非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。2018年,中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动,该项目主要用于生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池,一举破解了使用受限、对角度敏感、不易造型等多项太阳能电池应用难题。来源:中国军网-解放军报

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