奧秘

1.石墨烯，作為目前地球上已知的最薄，強(qiáng)度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的新型納米材料，又被稱為“黑金”，是有“新材料之王”之稱的奇跡材料，可以用于太空旅行，甚至染發(fā)。石墨烯是單層石墨，原子排列呈蜂巢晶格狀六邊形。

2.石墨烯具有極大的靈活性和強(qiáng)度，并且因?yàn)樗嵌S的，所以電流可以快速通過，是已知導(dǎo)電性能最強(qiáng)材料之一。石墨烯也可以作為超導(dǎo)體，這意味著電流能夠以零電阻通過。這是英國劍橋大學(xué)研究人員的發(fā)現(xiàn)，通過將石墨烯與被稱為鐠鈰氧化銅的材料偶聯(lián)來激活該效果。

3.為什么超導(dǎo)材料很重要？因?yàn)閷硭鼈兛梢蕴峁o限的能量，因?yàn)樗鼈儾⒉豢偸切枰a(bǔ)給電流的。研究人員說：“超導(dǎo)領(lǐng)域的夢想是讓你的電腦或手機(jī)持續(xù)工作而不消耗能量。你只需要充一次電，就可以忘記充電這件事，因?yàn)樵谡麄€生命周期內(nèi)設(shè)備將不需要再次充電。”

4.2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出了石墨烯，證明石墨烯可以單獨(dú)存在。僅僅6年之后（2010年），倆人因此成就獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎。同樣在這短短的時間內(nèi)，世界各地的研究人員發(fā)表了5000多篇相關(guān)的論文。

5.實(shí)際上，石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。毫無疑問，你或者你的孩子已經(jīng)用石墨烯寫過很多文字了。石墨烯一層層疊起來就是石墨，1毫米厚的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

6.石墨烯還有什么其他的用途呢？過濾水。2018年1月，研究人員利用碳晶格創(chuàng)造了一種廉價有效的太陽能凈水器和海水淡化器，可將海水和污水轉(zhuǎn)化為飲用水。

7.比鉆石強(qiáng)度大的防彈衣，可能只有一個原子厚。石墨烯是已知宇宙中強(qiáng)度最高的材料之一，強(qiáng)度是鋼的100倍。佐治亞理工學(xué)院的研究人員最近發(fā)現(xiàn)，兩層外延石墨烯薄膜（只有兩層原子石墨層）可以承受鉆石尖端的穿孔。它有望發(fā)展成為超薄的防彈衣。

8.2016年，在歐洲影響最大的科學(xué)節(jié)日——城市科學(xué)節(jié)期間，英國汽車公司Briggs發(fā)布了首臺車身采用石墨烯材料制成的汽車，名為BAC Mono。外觀上，BAC Mono看起來像是一臺方程式賽車，只有一個不帶風(fēng)擋的座位。石墨烯材料的應(yīng)用使得車身重量減少了20%，強(qiáng)度卻是傳統(tǒng)鋼材的200倍。石墨稀未來將成為制造汽車的理想材料。

9.未來涂漆：試想一下，如果能夠在建筑物表面涂一層特殊的涂層，當(dāng)它感覺到建筑物的底層結(jié)構(gòu)需要修理時就會改變顏色，那該多便捷。這一設(shè)想已由德國萊布尼茨聚合物研究所的研究人員用智能石墨烯涂層實(shí)現(xiàn)，該涂層通過改變顏色來指示斷裂。石墨烯薄片以一定的角度放置在建筑物表面，如果建筑物受損，它們會反射紅光、黃光和綠光。

10.革命性的揚(yáng)聲器：為了產(chǎn)生聲音，普通揚(yáng)聲器通過來回移動（或震動）而在空氣中產(chǎn)生壓力波。石墨烯最終可能會提供一種不同的方法，從而取代現(xiàn)有的笨重音響系統(tǒng)。來自英國埃克塞特大學(xué)的研究人員，已經(jīng)展示了如何用石墨烯制造一種非移動的固態(tài)音頻設(shè)備。他們使用的方法是，讓石墨烯以非常高的速度周期性地改變空氣的溫度，從而產(chǎn)生可聽頻率的聲音或者更高的超聲頻率聲音。

11.智能健康監(jiān)控：伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨稀可以幫助檢測癌細(xì)胞。在實(shí)驗(yàn)中，他們將從小鼠身上取出的腦細(xì)胞放到石墨烯片上，發(fā)現(xiàn)它能夠區(qū)分單個癌細(xì)胞（成膠質(zhì)細(xì)胞瘤或GMB細(xì)胞）和正常細(xì)胞。得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的其他研究人員也創(chuàng)建了基于石墨烯的臨時文身，它能夠跟蹤人體的生命體征，如皮膚溫度和水合作用。

12.由于具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢也極為突出。2014年，美國國家航空航天局開發(fā)出了能夠應(yīng)用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器。這種傳感器能很好地對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷等進(jìn)行有效檢測。

13.石墨烯有一天可以讓我們在太空中自由航行，但這個誘人的前景也充滿挑戰(zhàn)。因?yàn)楫?dāng)石墨烯變?yōu)槎鄬訒r，它會失去許多性能，包括柔韌性和高導(dǎo)電性。研究人員試圖通過制造比單個石墨烯層更厚但仍保持其特性的石墨烯“海綿”來解決這一問題。但后來發(fā)生了奇怪的事情，當(dāng)研究人員將激光對準(zhǔn)石墨烯“海綿”時，它會移動。在隨后的實(shí)驗(yàn)中，研究人員還發(fā)現(xiàn)可以用光推進(jìn)、旋轉(zhuǎn)甚至懸浮石墨烯“海綿”。在2015年的《自然光子》雜志上，研究人員解釋說，陽光或中等激光束會使石墨烯“海綿”甩掉一股刺激物質(zhì)的激發(fā)電子，有朝一日可能成為推動輕型飛船進(jìn)行太空旅行的理想選擇。石墨烯在超輕型飛機(jī)材料等的潛在應(yīng)用上也將發(fā)揮更重要的作用。但在2016年，有評論家聲稱石墨烯“海綿”的輕質(zhì)推進(jìn)實(shí)際上可能受到了實(shí)驗(yàn)中高度控制環(huán)境的影響，而這種情況在太空環(huán)境中是不可再現(xiàn)的。事實(shí)上，關(guān)于石墨烯用途的許多提議尚未變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

14.2018年3月，研究人員宣布，染頭發(fā)用石墨烯染料而非氨或其他化學(xué)物質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)很好的鎖色效果而不滲透或傷害皮膚和頭發(fā)。不過，批評者指出，我們對這種材料知之甚少，無法確保直接接觸后對人的身體和環(huán)境是安全的。

15.2016年，對石墨烯和類似納米材料的毒性研究的審查結(jié)果好壞參半。一些實(shí)驗(yàn)表明，吸入或攝取這些物質(zhì)會對小鼠和其他動物造成相當(dāng)大的內(nèi)部傷害。但是這些注意事項(xiàng)并未阻止研究人員嘗試將石墨烯送入你的家中，甚至可能是你的肚子里。2018年2月，一個團(tuán)隊(duì)宣布，他們在烤面包和椰子等食物的表面成功地用激光制造出了石墨烯圖案。

在激光的作用下，面包局部表面的碳水化合物會首先轉(zhuǎn)化成無定型碳（這一步倒確實(shí)算是“燒煳”），接下來再向石墨烯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。同樣的技術(shù)在多種富含碳的常見材料上都可以進(jìn)行，比如紙、布、椰子殼和土豆上。

那么，在面包表面制造石墨烯有什么用呢？鑒于石墨烯良好的導(dǎo)電性，研究者認(rèn)為，或許可以用這種方法在食物表面加入電子標(biāo)簽或者傳感器。比如說，傳感器可以告訴你食物是否被致病細(xì)菌污染，或者它是否處于合適的保存溫度。石墨烯潛在的應(yīng)用很多，但實(shí)驗(yàn)室外的任何用途都需要數(shù)年時間來進(jìn)行驗(yàn)證。