近年来，超材料石墨烯备受关注。但石墨烯究竟是什么呢？想象一下，它是一种强度是钢的200倍，但重量却比纸轻1000倍的物质。
2004年，曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫“玩转”了石墨。没错，就是铅笔尖上的那种材料。他们对这种材料很好奇，想知道能否将其一层层去除。于是，他们找到了一种不寻常的工具：胶带。
“你把胶带贴在石墨或云母片上，然后撕掉表层，”海姆向BBC解释道。石墨碎片会从胶带上飞落。然后将胶带对折，粘到上面的薄片上，再将它们分开。如此反复10到20次。
“每次切割，薄片都会分解成越来越薄的薄片。最后，传送带上只剩下非常薄的薄片。你溶解胶带，所有东西就都溶解了。”
出乎意料的是，胶带法效果极佳。这项有趣的实验最终发现了单层石墨烯薄片。
2010 年，海姆和诺沃肖洛夫因发现石墨烯而获得诺贝尔物理学奖。石墨烯是一种由碳原子以六边形晶格排列而成的材料，类似于鸡笼网。
石墨烯如此神奇的主要原因之一是它的结构。单层纯净的石墨烯呈现出碳原子以六边形晶格结构排列的形态。这种原子尺度的蜂窝状结构赋予了石墨烯惊人的强度。
石墨烯也是一种电学领域的明星材料。在室温下，它的导电性能优于任何其他材料。
还记得我们讨论过的碳原子吗？它们每个都多出一个电子，叫做π电子。这个电子可以自由移动，使得石墨烯能够以极低的电阻在多层石墨烯中导电。
麻省理工学院 (MIT) 最近对石墨烯的研究发现了一些近乎神奇的现象：当两层石墨烯稍微（仅 1.1 度）偏离方向时，石墨烯就会变成超导体。
这意味着它可以无电阻、无热量地导电，为未来在室温下实现超导性开辟了令人兴奋的可能性。
石墨烯最令人期待的应用之一是在电池领域。由于其优异的导电性，我们可以制造出比现有锂离子电池充电速度更快、续航时间更长的石墨烯电池。
三星和华为等一些大公司已经走上了这条道路，旨在将这些先进技术引入到我们的日常电子产品中。
“到2024年，我们预计将有一系列石墨烯产品上市，”剑桥石墨烯中心主任兼石墨烯旗舰计划研究员安德烈亚·法拉利表示。该计划由欧洲石墨烯公司发起，该公司正在联合投资10亿欧元用于相关项目。该联盟旨在加速石墨烯技术的发展。
Flagship的研究合作伙伴已经研发出石墨烯电池，其容量比目前最好的高能量电池高出20%，能量密度高出15%。其他团队也研发出了石墨烯太阳能电池，其将太阳光转化为电能的效率提高了20%。
虽然已经有一些早期产品利用了石墨烯的潜力，例如Head运动器材，但最好的还在后头。正如法拉利所说：“我们谈论石墨烯，但实际上我们正在研究大量其他方案。一切都在朝着正确的方向发展。”
本文已使用人工智能技术进行更新，并经过事实核查，由 HowStuffWorks 编辑进行编辑。
运动器材制造商 Head 已经采用了这种神奇的材料。他们的 Graphene XT 网球拍号称在相同重量下减轻了 20%。这真是一项革命性的技术！
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发布时间：2023年11月21日