石墨烯电池：电动汽车可能三分钟把电充满，石墨烯到底是什么？

　　不久前，清华大学的研究团队发布了一项"智能石墨烯人工喉"的发明，利用多孔石墨烯材料的优势，制造出一种收发同体、适合穿戴的集成声学器件，有望在未来解决聋哑人的"说话"难题。

　　在国际上，英国剑桥大学等机构的研究人员则报告说，他们找到一种新方法来"唤醒"石墨烯的超导性，"被唤醒"后的石墨烯能够用于制造超级计算机等。

　　浙江大学利用石墨烯制成的"碳海绵"很轻，很容易被玻璃棒上的静电吸附。

　　石墨烯，堪称当前最热的全新材料。在航空领域，人们用"难得的元素"形容轻得像空气、坚硬得像钢铁的性能完美的材料。此前，钛合金算是最接近这一品质的理想之选，而"后起之秀"石墨烯则被认为向人类梦想的"难得的元素"更近了一步。

　　什么是石墨烯

　　目前世界上最薄最轻最强的材料，硬度比最强的钢铁还要强100倍

　　和金刚石一样，石墨是碳元素的一种存在形式。不同的是，由于原子结构不同，金刚石是地球上最坚硬的东西，石墨则是最软的矿物之一，常做成石墨棒和铅笔芯。石墨烯就是从石墨材料中剥离出来的，只由一层碳原子在平面上构成。

　　可以说，石墨烯的特点之一就是薄，堪称目前世界上最薄的材料，只有一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一，头发丝的五十万分之一。同时，它又能导电，电子在石墨烯中的运动速度达1000千米/秒，是光速的1/300。轻薄、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们很多想象空间。

　　中国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的硬度非常强，比现在最强的钢铁还要强100倍；石墨烯的电子运行速度也非常高，是硅的10倍，非常适合发展下一代超高频电子器件。此外，石墨烯还是传导热量的高手，比最能导热的金属银还要强10倍。

　　石墨烯的特性，也表现得很"好玩"。比如当一滴水在石墨烯表面滚动时，石墨烯能敏锐地"觉察"到细微的运动，并产生持续的电流。这种特性给科学家们提供了一种新思路来从水的流动中获取电能。

　　"石墨烯可以对单个电子进行感应，带电粒子在石墨烯表面的移动可引起石墨烯内电子的快速移动，实现传感和发电过程。"浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，石墨烯的这一特性在能源与电子传感方面可以有很多应用，比如在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞来进行发电，或者可以做成灵敏的传感器件等。

　　正是这些全面的性能，让石墨烯受到了前所未有的关注，一些人甚至开始预言，石墨烯的出现将引领一场由材料进步而引发的工业革命。

　　怎样获取石墨烯

　　世界上第一次得到单层石墨烯，是靠透明胶"粘"出来的

　　人们第一次获取到石墨烯，用的是"简单粗暴"的办法。

　　石墨烯本身存在于自然界。石墨烯是一层碳原子形成的薄片，原子之间形成一个六角形的环，环环相连形成蜂窝状的平面。它一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层到几十层石墨烯。此前，碳的这种二维结构形式一直存在于人们的猜想中，只是难以剥离出单层结构。关键的难题，就是怎样让石墨分层到极薄的薄片。

　　许多人在学生时代也都有这样的经历，当在纸上写错字的时候，就会用透明胶带，把错字粘掉。但谁也没有想到，就是这样一个简单的方法，让人们发现了神秘的石墨烯。

　　制造石墨烯，简单说就是要把石墨变薄，不能靠切，不能靠磨，而要靠粘。2004年，英国曼彻斯特大学的海姆和诺沃肖洛夫，用透明胶将一块石墨片反复粘贴与撕开，石墨片的厚度逐渐减小，最终形成了厚度只有0.335纳米的石墨烯，也就是只有一个原子厚度的石墨烯。这是世界上第一次得到单层的石墨烯，两位科学家因此获得了2010年度诺贝尔物理学奖。

　　中国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室高级工程师吴云博士给记者做了演示。他把一小片石墨片粘在胶带上面，然后对它进行交叠的撕拉。粘了半个小时后，胶带上面已经布满了灰色的石墨，然后再用胶带把这些石墨转移到了一块干净的硅片上。

　　吴云说，这时候看到的都不是石墨烯，因为石墨烯不仅非常薄，而且透光度达到97%以上，几乎完全透明，人的肉眼是根本看不到的，要找到它，还得通过专用技术手段。但这已经是多层的石墨片，再通过技术手段定位并确定层数，最终才能找到制作出的单层石墨烯。

　　专家说，这只是最初生产石墨烯的方法。胶带纸粘贴法演化而来的机械剥离法，只是实验室制备石墨烯的一种方法。目前，随着技术进步，高质量的石墨烯可以被更多地生产出来。