石墨烯結(jié)構(gòu)一直被認(rèn)為是理論模型，難以單獨穩(wěn)定存在，直到2004年英國曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫通過簡單的“機械剝離法”，利用“膠帶”從石墨表面“撕”出了單層的碳材料——石墨烯，證實了它可以單獨存在。

這兩位科學(xué)家也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”，摘得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎的桂冠。

21世紀(jì)的神奇材料石墨烯可以用來做什么？

石墨烯是目前已知的世界上最薄、最強、導(dǎo)熱性最好且擁有強大柔韌性的納米材料：它可以薄到只有一個碳原子的厚度，1毫米厚的石墨薄片能剝離出300萬片石墨烯；它的強度比鋼還要高100倍；它也有優(yōu)異的導(dǎo)電性；還具有在可見光下透明但不透氣等特殊的性質(zhì)。

由于身懷諸多“絕技”，“出世”僅10多年的石墨烯已引無數(shù)科學(xué)家競折腰，不愧為新材料家族的“高帥富”。它可用來制造透明觸摸屏、超靈敏的傳感器、電池、發(fā)光二極管（LED）等；還可用來制造防彈衣、特種航天材料；并有可能成為硅的替代品，在半導(dǎo)體領(lǐng)域“大顯身手”。

目前，在市場上，以特斯拉為代表的電動車已成為愛車人士眼中的“香餑餑”，但電池是高性能電動汽車最為昂貴的部分。而且，智能手機、相機、游戲機等也都需要大量的鋰電池。

由于石墨烯極高的比表面積（指單位質(zhì)量物料所具有的總面積），因此化學(xué)反應(yīng)速度和材料利用率更高，而且，石墨烯極佳的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能也有利于鋰離子的擴散傳輸，使鋰離子可以在石墨烯表面和電極之間快速大量地穿梭運動，借此特性研制出的石墨烯鋰電池，能將幾小時的充電時間縮短為幾分鐘。

據(jù)西班牙《世界報》2014年報道，西班牙Graphenano公司同科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的3倍。用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000千米，而其充電時間不到8分鐘。而且，這種電池的使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的4倍、鋰電池的2倍。另外，因石墨烯天生輕盈，此電池的重量僅為傳統(tǒng)電池的一半，使裝載該電池的汽車更加輕量化，進而提高了汽車的燃油效率。

21世紀(jì)的神奇材料石墨烯可以用來做什么？

石墨烯超級電容器電池

雖然這款電池優(yōu)點多多，但并不“傲嬌”，Graphenano公司相關(guān)負(fù)責(zé)人稱，此電池的成本將比傳統(tǒng)鋰電池低77%，完全在消費者承受范圍之內(nèi)。

另外韓國財經(jīng)雜志《BusinessKorea》網(wǎng)絡(luò)版刊文稱，三星研究團隊開發(fā)了一項技術(shù)，通過在硅表面覆蓋石墨烯制作出了一種新的“硅陰極材料”，制作出的新型電池能提供1.8倍于現(xiàn)今鋰電池的能量密度，而且200次充放電之后，還能維持1.5倍的能量密度，同時保持了其尺寸、體積和安全性。這款電池不僅可用于智能手機和平板電腦，還能使電動汽車一次充電行駛更遠的距離。有鑒于此，很多人認(rèn)為，石墨烯會是拯救鋰電池的“法寶”。但石墨烯電池的研發(fā)成本較高，目前很難普及。如果在不久的將來，這類新產(chǎn)品能實現(xiàn)量產(chǎn)，那么，電池的發(fā)展將翻開新的篇章。