石墨烯，到底有多神奇？

它的強大能力常常令人咋舌。一塊用它制成的一厘米厚板材，能夠讓一頭5噸重的成年大象穩穩站在上面；用它做的手機電池，一秒內就能把電充滿；以它為材料的平板電腦，可以隨意折疊成手機大小放在口袋里。這種神奇的材料就是石墨烯。 前不久，北京石墨烯技術研究院首席技術專家李炯利博士在首都科學講堂為公眾進行了一次科普講座。本文將最受大家歡迎和關注的一些問題整理出來，分享給讀者。

石墨烯被稱為“材料之王”

石墨烯被稱為“材料之王”是由于其一系列特性決定的。石墨烯是一種由碳原子組成的六角形二維碳納米材料。它的優勢基于它以下幾個優點：首先它的厚度是目前最薄的，然后是強度最高，透光最好，導電最好，導熱也是最好的。

跟我們生活中遇到的一些材料對比，就能感受到石墨烯的一些優勢，比方說它的厚度僅有0.34納米，1克單層的石墨烯展開就可以達到2630平方米。如果和我們打印使用的A4紙比較，那么單層的石墨烯厚度僅僅是相當于紙厚度的一百萬分之一。

石墨烯的強度硬度甚至超過了鉆石，幾乎是優質鋼材的一百倍。玻璃的透光率可能才只有89%，而石墨烯的透光率可以達到97.7%，所以肉眼下它幾乎是透明的。在導電導熱方面，目前也還沒有材料可以超過石墨烯。

正是因為石墨烯有這么多優異性能，現在包括美國、歐盟等都把石墨烯列為非常重要的一個前沿材料，美國軍方甚至把石墨烯列為影響未來軍事裝備的九大科技之一。在歐盟，歐洲科學家也把石墨烯列為影響未來科技的六大科技之一，并且把它排在了第二位。

這些年石墨烯基礎研究和相關產業在中國發展也很快，中國不僅形成了比較雄厚的石墨烯基礎研究和應用研究的研發力量，一些顯現出石墨烯優異性能的產品也在不斷問世。

當前，我國還需要在研究中深入挖掘，解決石墨烯材料基礎研究和產業發展的一些關鍵性難題，將中國發展成一個石墨烯研發的強國。

石墨烯離我們并不遠

石墨烯對人類至關重要，盡管石墨烯從發現到現在也只有十多年的時間，但是其在基礎研究和產業發展方面都很快，這些年也取得了一系列重大突破，一些產品也已經應用到工業或者一些人的生活中。現在我們也正在針對石墨烯的具體應用于不同領域來一一展開研究，不管是在民用工業、國防還是我們的日常生活上，它都會有很好的發展前景，未來也會與我們的生活息息相關，它在電池電極材料、半導體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等多個方面都具有廣闊的應用前景。

研究發現，石墨烯加入到導體電纜材料之后，可以使它的導電性在原有的基礎上提高5%到10%，大家不要小看這5%到10%的一個提升效果，像我們現在的西電東送工程，輸電網絡建設的時候都是成千上萬公里。 如果說能提升5%，上萬公里積累下來，降低能耗的效果就會非常明顯。

在高鐵中，接觸線是用來構架高速鐵路接觸網的，由銅及其他合金共同構造而成，其號稱是車的大動脈，因此保持優異的性能至關重要，它的性能也關系著高鐵的運行速度。通過石墨烯高強度高導電性，在銅接觸線里面進行添加，就可以滿足下一代時速400公里高鐵的需求。

我們國家正在開發時速600公里的磁懸浮列車，現在動車、高鐵速度分別是200多、300多公里，飛機速度可以達到900多、1000多公里，它們中間正好有一個時速600公里的市場，磁懸浮列車做出來之后，就可以給大家多一個出行的選擇，你可以選擇動車高鐵，你也可以選擇磁懸浮列車或者飛機，這樣就會方便更多的人群。

高速磁懸浮列車需要具有高導電性的超導線圈。自從2004年發現以來，研究人員懷疑石墨烯可能也有能力成為超導體，意味著它可以讓電子來回快速穿梭，而根本沒有任何電阻。

盡管現在人類已經使用超導材料來產生磁懸浮列車所需要的強大磁場，但成本高昂，這也是這些年磁懸浮列車交通方式飽受爭議的重要原因之一。

這幾年，劍橋大學的研究人員已經在石墨烯的超導性研究上取得了突破，如果我國在這個領域取得突破并應用在高速磁懸浮列車上，600公里的列車時速可能就不再是一個夢想。

石墨烯的高導電性，還有它高的電子遷移特性，會加速離子、電子在電池中的遷移，實現電池的快速充放，并提高電池的能量密度。

在未來幾年，我們的手機充電或者是新能源汽車充電，可能充放電時間會縮短到現在的1/10。基于石墨烯的高透光性和高導電性，加上石墨烯本身的柔韌性比較好，我們可以開發柔性顯示電子產品，它們能夠折疊，可以是手機、Pad，可以是另外一種形態的報紙。另外，一些可穿戴和折疊的電子機械上也可以使用這種柔性屏。

防靜電在紡織與服飾行業是至關重要的，大家都有過這樣的生活經歷，比如在冬天穿干燥的衣物尤其是一些化纖的衣服，當我們脫衣服時，經常就會聽到或者看到放電的場景，這其實跟我們穿的衣服導電性比較差有關，石墨烯具有很好的防靜電效應。

紡織品添加石墨烯之后，就可以大大地降低纖維織物的電阻率，從而可以耗散掉靜電，這樣大家穿衣服脫衣服就不會產生靜電現象。更多時候消除靜電不僅僅是避免這些不便，還可大大降低我們的生產安全風險，因為如果衣服上帶有靜電，往往就會在金屬粉末或者其它粉塵高的地方引發爆炸，如加油站、面粉廠、紡織廠等，均需要有專門的抗靜電防護處理，石墨烯抗靜電產品在這些領域有潛在的應用前景。

石墨烯具有還特別獨特的性質，在油跟水之間，它是只吸油而不吸水。石墨烯的這種特性可以幫助我們實現油水分離。現在海上油輪泄漏，污染非常大，眾多生物也深受其害，但是卻難以解決。未來成本合適了，可以將石墨烯材料撒到海上，就可以很好地解決污染問題。