英学术机构探索石墨烯应用 或在军事上大有作为

发布时间: 2014-12-01 14:11:22  |  来源: 中国发展门户网  |  作者: 窦豆  |  责任编辑: 魏博
关键词: 军事航天 剥离法 应用领域 应用场合 二维

石墨烯的神奇特性可颠覆日常经验

石墨烯是世界上第一个二维材料,具有许多独特的或超过其他材料的优异性能。它具有优越的机械刚度、强度、弹性、导电性和导热性,并具有光敏感性、化学惰性和不透气性。单一材料上拥有的这些特性使石墨烯成为光电子学、柔性电子器件、生物电子器件、能量储存和超滤等领域潜在的颠覆性技术。

在力学性质方面,石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。科学家已经证实石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料,比钻石还坚硬,是世界上最好的钢铁强度的100多倍。瑞典皇家科学院在颁发2010年诺贝尔物理学奖时曾这样比喻:“利用单层石墨烯制作的吊床可以承载一只4千克的兔子”。有人这样引申说,由于石墨烯厚度只有单层原子,透光率高达97.7%,因此如果真有那样的吊床,它不仅对于肉眼,甚至对于很多仪器来说都是不可见的,我们看到的将是一只悬停在半空中的兔子。还有估算显示,如果重叠石墨烯薄片,使其厚度与食品保鲜膜相同的话,便可承载2吨重的汽车。

在热电性质方面,在石墨烯的“二维世界”里,电子运动具有很奇特的性质,即电子的质量仿佛是不存在的,其传导速度可达光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。加上石墨烯结构在常温下的高度完美性,使得电子的传输及对外场的反应都超级迅速,这使得石墨烯具有超常的导电性和导热性。更重要的是,石墨烯还可用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的线度上依然能稳定地工作。很多人相信,石墨烯将会成为硅的接班人,引领技术领域一个新的微缩时代的来临。

石墨烯除了具有超高的强度和韧性外,还有不透水、不透气以及抵御强酸、强碱的能力,这使它有可能成为制作保护膜的理想材料。而且,石墨烯既能导电又高度透明的特点,则使它有可能在制作液晶显示屏、触摸显示屏、太阳能电池板等领域大显身手。为了与时俱进,支持未来的国防现代化建设,实现灵活移动、快速反应、安全隐蔽的军事、宇航通信,满足21世纪新的和平事业和世界局势发展需要,研制石墨烯超高频低噪声器件显得异常必要。

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