@ 2014.04.15 , 08:09
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忘了塑料吧,石墨烯才是合成材料的未来

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石墨烯是现在已知存在的材料中最硬最薄的。石墨烯由碳原子组成,导电和导热的能力比任何其他材料都要强。并且,石墨烯不仅是世界上最硬的材料,它也是世界上最柔软的材料之一。

石墨烯的厚度只有一个原子那么薄,因此它被称为“神奇材料”。它的用途十分广泛,它可以改变电力行业,还可以用在弹性设备、过载的量子计算机、电子服装上,甚至用在可以与人体细胞交互的计算机上。

大概在10年前人们就已经发现了石墨烯这种材料,但是它再次获得关注已经是2010年,原因是当时两个来自曼彻斯特大学的物理学家用石墨烯做了一系列的实验并因此获得了诺贝尔奖。但直到现在科学家们在商业量产石墨烯方面的突破仍然是零。

美国化学学会声称在2012年,科学家发现石墨烯的硬度比钢要强200倍,而且它如此之薄以至于仅仅用1盎司就可以铺满28个足球场。中国的科学家制作出了一种石墨烯气凝胶,一种从凝胶衍生出来的超轻型材料,质量只有空气的七分之一。 “石墨烯是世界上少有的,集透明,导电和柔软于一体的材料。”曼彻斯特的做客教授Dr. Aravind Vijayaraghavan说。“所有这些特质集中在一种材料上是极端罕见的。”

那么我们能用石墨烯来做什么呢?物理学家和研究者们说我们很快就能够制作出比基于硅的电子设备更薄,更快,更便宜的设备,而且还有可能使这些设备清晰而柔软。另一个基于石墨烯特殊特质的可能性是制作出超长续航能力的电池而且不怕水。

2011年,美国西北大学的研究者们制作出了一种电池,这种电池同时含有石墨烯和硅。研究者们称,这种电池能使手机续航时间超过一周,而充满电仅仅需要15分钟。2012年,美国化学学会称在石墨烯方面的研究进步可以使手机之类的触屏电子设备像一张纸一样薄,而且可以叠起来放到口袋里。

Dr. Vijayaraghavan正在利用石墨烯制作一系列传感器(包括气体传感器,生物传感器和光传感器),而这种传感器将会比现有的小上许多。

上周,与韩国成均馆大学合作的三星尖端技术研究所的科学家们称三星已经寻找到了在硅片上生产高质量石墨烯的方法,这个方法可以用来生产石墨烯晶体管。三星在一份声明中称这一发现意味着我们可以开始制做“柔性电子显示器等一系列次世代电子设备。”

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Extreme Tech的一名记者Sebastian Anthony称三星的这一突破很可能对生产出商用石墨烯产品有极其重要的意义。

三星并不是唯一一家在发展石墨烯的公司。IBM、诺基亚和闪迪(Sandisk)的科学家们一直在试验用石墨烯制做传感器、晶体管和存储器。

如果上述这些正在试验的电子设备真正进入市场摆上货架,他们将会不同于之前的任何产品。

哥大机械工程教授James Hone说,他所在实验室的科学家们发现石墨烯在被拉伸20%的情况下仍可以导电。“你知道还有什么材料能够拉伸20%吗?是橡胶,”他说,“而硅只可以拉伸1%。这还只是石墨烯各种牛逼特质中的一项“。

而关于石墨烯,最最重要的其实是,它一点都不贵。任何你能想到的现存的电子设备如果用石墨烯来制做,都会做的更好,更小而且更便宜。

加州大学伯克利分校的科学家们去年研制出了石墨烯扬声器,这种扬声器传递声音的质量甚至优于森海塞尔耳机,而且小很多。

石墨烯另一个牛掰的特质是能够浸在水中而不被氧化,这是其它导体材料做不到的。Dr. Vijayaraghavan说,这一特性使得电子设备与生物系统相整合成为可能。换句话说,你可以把一个石墨烯小插件嵌入你的身体,这个小插件就可以读懂你的神经系统或者跟你的细胞说话。

虽然科学家们认为石墨烯将会用于次世代电子产品,但是现在整个电子产业仍然在使用传统的硅片和硅晶体管为原料,这一事实将会大大减缓改用石墨烯的速度。这样的话,石墨烯很可能先被用在其他产业。去年,比尔和梅琳达·盖茨基金会向一款以石墨烯为原料的避孕套产品注入了资金,这款避孕套既薄又轻且无法穿透。汽车制造商们也在尝试用石墨烯制做车体,这样的汽车不仅安全性好,而且还能吸收太阳能为汽车电池充电。飞机制造商们也在做着类似的探索。

如果你仍然觉得上述这些没什么,那么来看这个,麻省理工的一只国际科学团队做的一系列测试很可能成为制造量子计算机的基础,而量子计算机在未来将会有很大的市场。

本文译自 nytimes.com,由译者 戮之赜泽 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 38+1

  1. 霁云随风
    @4 years ago
    2381155

    大家有没有想到NOKIA这个公司呢….. 好像正全力研究这玩意呢

    [108] XX [5] 回复 [0]
  2. KFC神马的
    @4 years ago
    2381157

    电子脑 义体化 网络控制的真人傀儡 视网膜入侵 篡改记忆 哦耶
    互联网改变世界!材料学强力助攻。

    [13] XX [1] 回复 [0]
  3. 大爷来玩嘛
    @4 years ago
    2381160

    哦,要不买个来玩玩?

  4. 2381167

    20年后:
    “又是石墨烯?三棒敢用金属吗?”

    [36] XX [1] 回复 [0]
  5. 翼若云
    @4 years ago
    2381168

    一会最硬,一会最软,我懂得了……

    [40] XX [2] 回复 [0]
  6. nadine
    @4 years ago
    2381169

    中国的科学家制作出了一种石墨烯气凝胶,一种从凝胶衍生出来的超轻型材料,质量只有空气的七分之一。

    ————–好有感。

    [15] XX [1] 回复 [0]
  7. 太阳雨
    @4 years ago
    2381183

    @翼若云: 所以说以后XXOO只要戴上套套就可以了,完全不用自己硬。

    [45] XX [2] 回复 [0]
  8. 魔鬼的左脸
    @4 years ago
    2381191

    说了半天高大上的应用,和现在塑料的主要用途基本没有一点关系。。。

    [21] XX [1] 回复 [0]
  9. 琴歌
    @4 years ago
    2381196

    忘了苍老师吧,羽生稀才是电影界的未来

  10. 离退休老干部
    @4 years ago
    2381198

    石墨烯这种东西,TM炒了有二十年了吧,就没见过投入实用的

    [11] XX [8] 回复 [0]
  11. wesley
    @4 years ago
    2381214

    丁丁套的最佳制造材料,轻薄、坚韧。

  12. 2381226

    成本呢?

  13. 好色猴子
    @4 years ago
    2381233

    石墨烯人造处女膜

  14. 天塌入虚怀
    @4 years ago
    2381301

    石墨烯好像研究的确实有年头了,当年高中时候就有这货,ccav还报道过

  15. 2381343

    所以说以后穿上石墨稀的衣服就能享受裸奔的快感喽?

  16. 傻蛋
    @4 years ago
    2381344

    看煎蛋这么久,说下自己的观点:
    之前大家吐槽“国内农民造坦克花了6000美元”,其实很多人包括我都明白煎蛋是个译介,单位都是取自原文。只是有些单位完全可以换成我们比较常用的,比如文中的盎司如果换成克我就明白了(我相信很多人都懂,只是因为我的知识不那么全面,得现百度)

    说白了,翻译后的作品,既然能在文风上那么亲民,为什么就不能再土一点,让单位也让人一看就懂呢。

    个人观点。

    [38] XX [7] 回复 [0]
  17. 2381354

    @霁云随风: 搞这个的大公司一堆,诺基亚算啥……现在材料领域不搞搞石墨烯,上街都不好意思跟人打招呼。

  18. 黑人
    @4 years ago
    2381379

    现在言必称石墨烯啦。听起来好像什么女优的名字真好

  19. 2381380

    又轻又薄 还透明 而且 可硬可软 那它保暖效果如何

  20. sandersyao
    @4 years ago
    2381397

    刚搜了一下 应用石墨烯材料的羽毛球拍好贵

  21. 俗话说
    @4 years ago
    2381410

    我想起来镭刚被提取出来的时候,大家都在神话并且滥用它的文章

  22. LoserAngel
    @4 years ago
    2381439

    回收呢?塑料在自然界几乎不能降解吧?这个会不会又成为另一个污染源呢?

  23. 2381454

    @LoserAngel:
    石墨烯本质就是一个碳原子平面
    跟钻石以及铅笔里面的碳芯一样
    就是结构不同而已

  24. 2381467

    @魔鬼的左脸:
    塑料的特性 坚固 易拉伸 易塑形
    而石墨烯的特性就是 比塑料更更更坚固 比塑料更容易拉伸 比塑料更容易塑形
    你认为跟塑料有没有什么区别呢?
    而且这货更夸张的导电系数非常高而且通电发热量也极少
    总结起来就是
    超薄(甚至可以理解为一个存在于三维世界的二维物体) 硬度极大 伸缩性好 导电性能强 原料无限 的万金油级别的材料
    如果能找到一个无污染的量产方法
    不要说取代塑料了
    取代身边任何一种材料问题都是不大的

  25. 猫耳朵
    @4 years ago
    2381499

    这玩意出来的时候贵得吓人,一克几千之类的,然后国内技术突破就变成白菜价了(对比以往)

  26. 我唔系人啊
    @4 years ago
    2381501

    我只知道麻生希会令我某些东西变得坚硬

  27. MazzyRyan
    @4 years ago
    2381528

    @LoserAngel: 不懂就不要瞎质疑了,打肿脸充胖子被人看穿是很丢人的。

  28. 培根煎蛋
    @4 years ago
    2381534

    钻石也会变得很便宜,我就是碳原子吗?

  29. 哈佛教授
    @4 years ago
    2381575

    @Stark: 既然是碳原子,难道不会有燃点过低的问题么。。。虽然塑料也差不多就是了。。。

  30. 飞来飞去
    @4 years ago
    2381626

    @离退休老干部: 2004年科学家才发明这种材料。2010年发现者获得诺贝尔奖。

  31. 2381725

    隔壁实验组 就是做石墨烯的。 都发science啦!!

  32. 离退休老干部
    @4 years ago
    2381752

    @飞来飞去: 你就扯吧,我上世纪90年代就看到过石墨烯的报道,2004年是人类首次制造出单层石墨烯

  33. 2381774

    而关于石墨烯,最最重要的其实是,它一点都不贵。任何你能想到的现存的电子设备如果用石墨烯来制做,都会做的更好,更小而且更便宜。

    这明显误导读者

    石墨烯的原材料很便宜,的确,但是制作成本分为两种
    要么在家里用胶带去一层一层撕石墨,最后撕成一层原子的石墨烯。这制作成本听上去很便宜,但其实不是
    因为根本不能量产,也无法商用,每个石墨烯撕出来都大小不一。

    科学家用化学沉积法来制作大面积石墨烯,其中要用到高温真空等步骤。。生产成本相当的高。。。

  34. 哲学大叔
    @4 years ago
    2381914

    两种材料名字很接近,但是差很大,国内的不是单层的。

  35. 2381964

    @离退休老干部: 还20年?还点OO的大于XX,反智真严重。

  36. 2381968

    @哈佛教授:
    假如用做复合材料 那肯定不是单层石墨烯
    而是多层的石墨烯叠加或者按照需求在石墨烯上面添加混合物增强某些特性
    而且由于单碳原子的热稳定要远远优于一般的聚合物
    所以就算造成耐火材料问题也不大

  37. Dorain
    @4 years ago
    2381992

    @asdf 石墨稀就是单层石墨Graphene,提出概念将近百年,之前有各种方法制备比如外延生长,04年的成果是用物理方法制备,实际上就是用胶带反复粘。并且他们得诺奖的主要原因并不是胶带粘,是因为同时发现石墨稀的性能优势。这篇paper很短,如果英语水平足够,你可以找来看看。

  38. hftyhg
    @4 years ago
    2382259

    材料与能源问题可能就是第四次科技革命的对象吧

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