解密石墨烯：為何能取代鋰電池？

很多時(shí)候，技術(shù)的革命來(lái)自于材質(zhì)，比如塑料的發(fā)明，從方方面面改變了人們的生活。而在目前，石墨烯作為一種新材質(zhì)，受到了極大的關(guān)注。實(shí)際上，石墨烯是碳的一個(gè)種類，具有超高強(qiáng)度、輕薄和可延展的特性，將能夠改變數(shù)碼產(chǎn)品的外觀、手感甚至使用形態(tài)。下面，我們就來(lái)詳細(xì)了解一下石墨烯材質(zhì)到底有什么過(guò)人之處。

1. 比鋼鐵還硬

雖然LG G Flex可以自我修復(fù)輕微的劃傷，但仍未改變手機(jī)易損壞的缺點(diǎn)。不過(guò)，如果手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品在未來(lái)能夠使用石墨烯作為外殼的話，則會(huì)變得堅(jiān)若磐石。據(jù)美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的報(bào)告稱，石墨烯的硬度是鋼材的200倍，顯然具有非常強(qiáng)的耐用度。

2. 如橡膠般具有延展性

哥倫比亞大學(xué)的研究人員表示，石墨烯具有一定的延展性，能夠伸展20%。也就是說(shuō)，石墨烯實(shí)際上是一種柔性材質(zhì)，與橡膠類似。三星公司一直在研究石墨烯晶體管，從而生產(chǎn)出柔性屏幕。另外，石墨烯也有一定的耐水性，有望應(yīng)用在新一代的防水設(shè)備上。

3. 輕薄特性

石墨烯出色的延展性，還能夠讓其十分輕薄，足夠拉伸到薄到透明的程度。這就意味著，如果手機(jī)廠商可以使用這種材質(zhì)，不僅能夠讓手機(jī)更耐用、防水，還可以變得更輕薄。

4. 令人難以置信的電池壽命

我們?cè)��?jīng)在電池技術(shù)發(fā)展類的文章中提到過(guò)石墨烯，它極有可能在未來(lái)取代鋰電池，成為新一代的電池標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)成功研發(fā)出石墨烯和硅材質(zhì)的電池，充電15分鐘可以實(shí)現(xiàn)約一周的續(xù)航能力，令人驚嘆。顯然，如果未來(lái)手機(jī)可以使用石墨烯電池，那么一周一充電將不再是夢(mèng)想。

5. 與人類的身體互聯(lián)

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的博士Aravind Vijayaraghavan發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有與生物互聯(lián)的特點(diǎn)，這對(duì)健康檢測(cè)類可穿戴設(shè)備具有非常積極的影響。使用石墨烯作為傳感器，將可以監(jiān)測(cè)和掃描人類的神經(jīng)系統(tǒng)，可以想象，未來(lái)會(huì)出現(xiàn)“精神健康”類的監(jiān)測(cè)設(shè)備及應(yīng)用。

據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道，石墨烯是一種神奇的材料，它具備顛覆當(dāng)前所有電子設(shè)備的潛質(zhì)，是“材料的未來(lái)和電子行業(yè)的救命稻草”。報(bào)道稱，石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊結(jié)構(gòu)排列而成，比其他任何材料都具備更好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性。更令人稱奇的是，它不僅是世界上最硬的材料，而且柔韌性也最強(qiáng)。厚度只有一層碳原子的石墨烯被稱為“奇跡材料”。

石墨烯可以變革電子行業(yè)，催生靈活多變的設(shè)備、超動(dòng)力的量子計(jì)算機(jī)、電子服裝及可與身體細(xì)胞交流的計(jì)算機(jī)。

雖然石墨烯早在10年前就被發(fā)現(xiàn)，然而它在2010年才真正獲得關(guān)注。兩名曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家因石墨烯實(shí)驗(yàn)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。最近，研究人員集中精力研究如何商業(yè)化生產(chǎn)石墨烯。

2012年，美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)稱石墨烯的強(qiáng)度是鋼鐵的200倍，它如此輕薄，以至于1盎司的石墨烯可以覆蓋28個(gè)足球場(chǎng)。中國(guó)科學(xué)家曾合成石墨烯氣凝膠，密度只有空氣的1/6；一立方英寸（約16.39立方厘米）的石墨烯氣凝膠放在一片草葉上，草葉不會(huì)變形。

“石墨烯是世界上為數(shù)不多同時(shí)具備透明、導(dǎo)電和柔性三大屬性的材料。”曼徹斯特大學(xué)講師亞拉文博士（Aravind Vijayaraghavan說(shuō)道，“這三種屬性很少能在同一個(gè)材料上出現(xiàn)。”

石墨烯能做什么？

那么我們可以用石墨烯來(lái)做什么？物理學(xué)家和研究人員表示，由于石墨烯可以讓電子產(chǎn)品的屏幕更清晰且具備柔性特質(zhì)，這些產(chǎn)品將比以往采用硅材料的設(shè)備更薄、更快、更便宜。另外，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的電池也可具備防水性能。

2011年，美國(guó)西北大學(xué)的研究人員以石墨烯和硅為原料制造電池，該大學(xué)表示這種電池可以讓手機(jī)“電池用上一周，每次充電只需15分鐘”。

2012年，美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)表示，石墨烯技術(shù)進(jìn)步將使得“手機(jī)薄如紙張，能夠折疊裝入口袋”。

亞拉文博士正基于石墨烯研制一系列傳感器，包括氣體傳感器、生物傳感器和光傳感器，它們的體型比以往更小。

上周，與韓國(guó)成均館大學(xué)合作的三星尖端技術(shù)研究所的研究人員稱，三星已找到在硅片上制造高質(zhì)量石墨烯的方法。三星在聲明中表示，這些技術(shù)進(jìn)步意味著公司可以開(kāi)始制造“柔性顯示屏、可穿戴產(chǎn)品和其他下一代電子產(chǎn)品”。

科技博客Extreme tech撰稿人塞巴斯蒂安 安東尼（sebastian anthony）表示，三星的突破最終將成為“石墨烯商業(yè)化的救命稻草”。

三星并不是唯一研究石墨烯的科技公司，IBM、諾基亞和SanDisk公司的研究人員都在嘗試用石墨烯材料創(chuàng)造新型傳感器、晶體管和存儲(chǔ)器。

石墨烯的未來(lái)

當(dāng)上述設(shè)備真正擺到商店貨架時(shí)，它們的外形和體驗(yàn)可能是我們從未見(jiàn)過(guò)的。