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手机屏幕可弯曲充电仅需几秒,石墨烯到底有多神?

2020-06-09 12:15:12
来源:互联网
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羊城派原创文本/夏杨经常炒股的人知道,最近“石墨烯”概念股是十足的黑马,一路在涨!据说这是一种前景广阔的新科技,将来投入实用后,制造出的手机屏幕可弯曲,手机电池充满仅需几秒,汽车充电8分钟可续航1000公里!...

羊城派原创文本/夏杨

经常炒股的人知道,最近“石墨烯”概念股是十足的黑马,一路在涨!

据说这是一种前景广阔的新科技,将来投入实用后,制造出的手机屏幕可弯曲,手机电池充满仅需几秒,汽车充电8分钟可续航1000公里!

手机屏幕可弯曲充电仅需几秒,石墨烯到底有多神?

未来的手机透明、能弯折 图/网络

就在9月14日,工信部原材料工业司提出,将组织实施“石墨烯+”行动,构建上下游贯通的石墨烯产业链,推动首批次示范应用。

石墨烯时代要来了?听起来真是热血沸腾!

石墨烯是什么新技术?它真能改变我们的生活?

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未来新能源汽车假想图 图/网络

最薄的薄片

说石墨烯技术前景广阔一点没错,并且人家是有诺贝尔奖背景的高科技!

石墨烯,说白了就是最薄的石墨片。它是一种由单层碳原子构成的蜂窝状二维晶体,6个碳原子形成一个碳分子,呈六边形结构,性质很稳定。碳分子再和其它碳分子连接,形成网状。

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蜂窝状的石墨烯结构 图/网络

如此可见,石墨烯原本就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构而已。石墨就是多层石墨烯。石墨很常见,铅笔芯就是用它做的。

碳元素在自然界中以多种形式存在,有单晶体,如金刚石、石墨;有无定形的,如煤;有复杂的有机化合物,如动物、植物等;有碳酸盐形态,如大理石等。

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石墨的自然状态 图/网络

2004年,英国曼彻斯特大学的两位教授,安德烈•盖姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫,从石墨薄片中剥离出了石墨烯,他们二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

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央视报道两位科学家获诺奖 图/网络

剥离出薄片就能获诺奖?你要知道石墨烯有多薄,就知道剥离的难度了!

——厚1毫米的石墨片,大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就有一层或多层石墨烯。

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铅笔芯就是石墨制成 图/网络

石墨烯一经发现,就在学术界引起了轰动,因为它具有优异的电学、热传导、阻隔性等材料性能,被称为“黑金”和“新材料之王”。

科学家曾预言,石墨烯将“彻底改变21世纪”,“极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命”!

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石墨烯技术备受关注 图/网络

神奇新材料

石墨烯为何如此神奇?我们来具体说说它堪称“超级”的物理性质。

其一,如上所提,它是自然界最薄的材料,20万个石墨烯薄片叠在一起才有一根头发丝那么厚;其二,它也是目前最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。

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这是世界上最薄的薄片 图/网络

基于这些特点,石墨烯有望被用于制造超轻型卫星、飞机、汽车,以及超坚韧的防弹衣等。

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石墨烯能给卫星“减负” 图/网络

其三,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;其四,它有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%;其五,它的导电性极好,碳电子在晶体中自由移动,速度高达光速的1/300,这使它成为世界上电阻率最小的材料。

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质地坚硬却有伸展性 图/网络

这些特点被用于制作光学电子元件,将可能引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件!

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石墨烯概念手机可以弯折 图/网络

其六,它非常致密,即使是最小的气体原子(氢原子)也无法穿透它。

这一特点可以用于食品等的智能包装,还可能推动海水淡化等技术的发展。

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性能超强,未来用途很广 图/网络

另外,石墨烯最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。

用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会加快数百倍!

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未来的计算机速度更快 图/网络

电池将革命

另外一个重要应用是有望给新能源电池带来技术革命。

美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司利用石墨烯技术开发出一种新电池,可把数小时的充电时间压缩至一分钟内。这有望解决困扰新能源汽车行业的电池技术难题。

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电池技术制约新能源汽车发展 图/网络

2013年初,美国加州大学洛杉矶分校的研究人员开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器,不仅外形小巧,且充电速度为普通电池的1000倍,可在数秒内为手机甚至汽车充电!

2015年1月,西班牙Graphenano公司同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池,其储电量是目前市场最好产品的三倍,用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而其充电时间不到8分钟!

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电动车续航能力至关重要 图/网络

全球布局中

正是看到了石墨烯的应用前景,许多国家和组织纷纷建立相关技术研发中心。

欧盟将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”,设立专项研发计划,未来10年内拨出10亿欧元经费。

英国政府也投资建立国家石墨烯研究所,力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。

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石墨烯技术研发备受重视 图/网络

在国内,工信部、发改委、科技部三部委印发了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,联手力推石墨烯产业快速发展。

9月14日,工信部原材料工业司又提出,将组织实施“石墨烯+”行动,构建上下游贯通的石墨烯产业链,推动首批次示范应用。

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中国石墨烯技术研发专利众多 图/网络

早在去年3月,全球首批3万部石墨烯手机在重庆发布,该款手机采用了最新研制的石墨烯触摸屏、电池和导热膜。

不过,因为一些关键技术尚不足够成熟,已推出的石墨烯相关产品,其效能与石墨烯物理性能的理论值还有很大差距,真正能引发革命的石墨烯产品尚未出现。

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石墨烯相关产品已推向市场 图/网络

概念股大热

石墨烯那么薄,获诺奖的两位科学家是如何得到第一个单晶薄片的?

说起来真有点像笑话,他们是用最原始的办法剥离出来的。他们在石墨中分离出石墨片,然后用特殊胶纸粘住石墨片进一步剥离,最终得到了一小片单层晶体结构。

如此“笨拙”的手段,也只能用于实验室,距离大规模的工业生产还很远。

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单晶石墨片得之不易 图/网络

这也是目前困扰石墨烯技术转化的难点之一。虽然目前有多种剥离办法,但大都存在一定弊端,不是保证不了石墨烯剥离的质量,就是效率太差。

这导致目前石墨烯材料市场上鱼目混珠,真正高质量的石墨烯材料极少,且价格较高。而大量打着石墨烯概念的产品,其实是多层石墨片或石墨粉制成,无法完全发挥石墨烯的超级性能。

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市场上的石墨粉质量参差不齐 图/网络

而人们对石墨烯前景的乐观,以及商业资本的积极介入,导致出现概念炒作现象。

石墨烯相关股票大热就有这种嫌疑。大量热钱涌入,与之相关的、甚至仅打个概念的企业都一路大热!

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石墨烯相关股票大涨 图/@点金胜手

当然,对投资行为,能挣到钱就无可厚非。但我们关注的石墨烯技术发展则是个严肃话题。

石墨烯技术能否照亮现实?何时能带来革命性产品?这还需要我们多些耐心。毕竟,新技术研发,可不是一蹴而就的事!

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石墨烯技术潜能有待开发 图/网络

来源|羊城派

栏目主持|夏杨

责编|樊美玲

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