石墨烯材料，未来的新型材料

石墨烯，作为一个新概念的产品，石墨烯来自于石墨，凝聚着全球科学家的目光，注定要改变未来你我的生活。问题是，面对拥有诸多完美特性的材料，我们却无从下手，在2004年以前，这种二维材料在理论上是不可以稳定存在的。近年来，出现了以石墨烯纸为代表的各式研究，但石墨烯的实际应用离我们的生活依旧尚远，原因就是科学家难以将这些微小的(约1微米宽、0.3纳米厚)二维碳纳米片有效地排列成宏观材料。 

近日，浙江大学的高超教授和博士生许震，找到了一种方法，并在世界上最早得到了一段连续的石墨烯长纤维。该成果发表在了《自然通讯》，该文章也同时被自然新闻报道。这可能开启了石墨烯宏观应用的大门。

2010年，英国曼彻斯特大学海姆和诺沃肖洛夫共同获得诺贝尔物理学奖，这距离二人从三维石墨晶体中分离出自由的石墨烯二维晶体仅仅过去了6年——这也是历史上取得成果与获奖之间最短的时间之一，很多人要在成果问世几十年后才收到诺贝尔奖的邀请。 

石墨烯是六角型蜂巢结构的单层碳二维晶体。浙江大学高分子科学与工程学系教授高超告诉记者，石墨烯仅有单原子厚，是已知材料中最薄的一种。由于构成石墨烯所有的碳原子都是裸露的，这就使得石墨烯具有很大的表面积。石墨烯片中的碳原子之间柔韧的连接使得它在外力条件下可以保持稳定的结构，正由于这种稳定的晶格结构，石墨烯有着迄今为止最高的力学强度和最高的导热性能。 “石墨烯材料的机械强度是世界上最好的钢的100倍，它有着最快的电子迁移率，同时它还具备已知材料中最快的导热率以及与铜一样优秀的导电性。”高超介绍，石墨烯还有着丰富的化学反应性，可以吸附或生长各种小分子或者聚合物分子。 

也许有一天，你会在电视上看到这样的广告。“灯，等灯等灯。××电脑采用1.5T石墨烯处理器……”装备有这种CPU的电脑秒杀现在的各种PC：石墨烯可用以生产频率更高、发热量更小、信息量更大的计算机芯片——据估计，届时芯片处理器的频率有望达到1THz以上(现在商用CPU最好的为GHz量级，1THz=1000GHz)。 

也许有一天，石墨烯材料实现了直接快速低成本的基因测序，几个小时就能测定完你自己的基因序列或者很快就能从基因上鉴定某种疾病；用石墨烯开发了超轻型飞机、防弹衣、轻型汽车，甚至是人类梦想的上万英里的太空电梯。 

也许有一天，你把掌上电脑三折两叠塞进牛仔裤后兜，这比各种Pad都拉风：石墨烯良好的透明性和导电性可以用来制造大面积的柔性透明电极，使得可折叠的触摸显示屏成为可能。 

也许有一天，用石墨烯制备的手机电池，三分钟就充满电，能打半个月电话；应用了石墨烯的光调制器，可使网络速度快一万倍。 

但现在的问题是，我们只能得到最大至厘米级别的石墨烯材料。然后，“如果用于电子器件，就要突破研究高纯石墨烯及可控掺杂石墨烯的制备这一瓶颈；如果用于复合材料，还要研究可溶或可加工石墨烯合成及石墨烯表面性质的调控。”高超说。