如果您在过去十年左右的时间里接触过科学期刊，您就会遇到某种形式的关于石墨烯的最高级内容——这种二维神奇材料有望改变从计算到生物医学的一切。
由于石墨烯具有一些非凡的特性，因此有很多关于石墨烯应用的炒作。它比人的头发细 100 万倍，但比钢强 200 倍。它很灵活，但可以充当完美的屏障，并且是极好的电导体。将所有这些放在一起，您就会拥有一种具有多种潜在革命性应用的材料。
什么是石墨烯？
石墨烯是碳，但呈单原子厚的蜂窝状晶格。如果你回到以前的化学课上，你会记得完全由碳组成的材料可能具有截然不同的性质，这取决于它的原子如何排列（不同的同素异形体）。例如，与订婚戒指中坚硬透明的钻石相比，铅笔芯中的石墨既柔软又暗。人造碳结构也不例外；球形巴克敏斯特富勒烯的作用与碳纳米管的盘绕排列不同。
石墨烯由六方晶格中的碳原子片制成。其中，它在形式上最接近石墨，但这种材料是由二维碳片通过弱分子间键层层叠叠制成的，而石墨烯只有一层厚。如果你能够从石墨中剥离一层单原子高度的碳，你就会得到石墨烯。
石墨中较弱的分子间键使其看起来柔软和片状，但碳键本身很坚固。这意味着仅由这些碳键组成的板材是坚固的——比最坚固的钢强约 200 倍，同时具有柔韧性和透明性。
石墨烯已经被理论化了很长时间，并且只要人们一直使用石墨铅笔，就会意外地少量生产。然而，它的主要分离和发现取决于安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于 2014 年在曼彻斯特大学的工作。据报道，这两位科学家举行了“周五晚上的实验”，他们将在日常工作之外测试想法。在其中一次会议中，研究人员使用透明胶带从一块石墨中去除薄薄的碳层。这项开创性的研究最终导致了石墨烯的商业化生产。
在获得 2010 年诺贝尔物理学奖后，盖姆和诺沃肖洛夫将胶带分配器捐赠给了诺贝尔博物馆。
石墨烯可以用来做什么？
需要注意的一件重要事情是，科学家们正在开发各种基于石墨烯的材料。这意味着考虑“石墨烯”可能更好，就像我们考虑塑料一样。从本质上讲，石墨烯的出现有可能导致一种全新的材料类别，而不仅仅是一种新材料。
见相关 什么是湍流？在天王星上发现的“钻石雨”已在地球上重现——它可以帮助解决我们日益严重的能源危机 量子计算时代的到来在应用方面，研究正在从生物医学和电子产品到作物保护和食品包装等广泛领域进行。例如，能够改变石墨烯的表面特性，使其成为一种出色的药物输送材料，而该材料的导电性和柔韧性可能预示着新一代触摸屏电路或可折叠可穿戴设备的出现。
石墨烯能够形成对液体和气体的完美屏障这一事实意味着它也可以与其他材料一起使用来过滤任何数量的化合物和元素——包括氦气，这是一种非常难以阻挡的气体。这在工业方面有一系列应用，但也可以证明对围绕水过滤的环境需求非常有用。
石墨烯的多功能特性为大量复合材料的用途打开了大门。尽管人们对它如何促进现有技术进行了大量思考，但该领域的持续进步最终将导致以前不可能实现的全新领域。我们能看到一个全新的航空航天工程类别的出现吗？增强现实光学植入物怎么样？从表面上看，21世纪是我们会发现的时候。