【乾貨】超級儲能材料石墨烯:優點PK缺點

　　【導讀】近來，除了因獲得諾貝爾獎的屠呦呦老師而讓大家熟知的青蒿素之外，還有一樣漸漸走紅的神秘物質——石墨烯引起了大家的注意。但新聞宣傳中一直都在說著石墨烯的神奇之處，鮮有提到石墨烯的缺點，今天小編就帶著大家一起來探秘石墨烯的優缺點吧！

　　石墨烯的誕生

　　石墨烯，實際就是從石墨中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。它是人們發現的第一種由單層原子構成的材料。碳原子之間相互連接成六角網格鉛筆裡用的石墨就相當於無數層石墨烯疊在一起，而碳納米管就是石墨烯捲成了筒狀。它，看起來頗有未來神奇材料的風範。

　　雖然名字裡帶有石墨二字，但它既不依賴石墨儲量也完全不是石墨的特性。

　　優點一：比紙張薄

　　2004年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈•海姆和克斯特亞•諾沃消洛夫發現，他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從石墨中剝離出石墨片，然後將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，於是薄片越來越薄，最後，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。

　　這麼說吧，石墨烯的厚度僅為普通紙張的十萬分之一，裸眼幾乎是看不到的。

　　優點二：比鑽石硬

　　雖然很薄，但石墨烯卻是非常強韌的材料。通俗地講，它強過鑽石，「秒殺」鋼鐵。

　　同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。如果用一個平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，可以承受1公斤的重物。

　　優點三：比銅導電性好

　　而因為只有一層原子，電子的運動被限制在一個平面上，為它帶來了全新的電學屬性。「石墨烯電阻率極低，電子能在其中極為高效地移動，這使得石墨烯有非常好的導電性。」中國科學院院士、中國科學院金屬研究所研究員成會明說，如果將石墨烯與電子元件、電子設備進一步結合使用，可以增強儲電設備的儲電率，提高儲電性能。

　　優點四：比橡膠柔軟

　　石墨烯的發現者、2010年諾貝爾物理學獎獲得者安德烈•海姆這樣描述石墨烯：可以被無限拉伸，彎曲到很大角度不斷裂。不僅如此。1克重的石墨烯展開後面積為2630平方米!這麼大的比表面積(物理用詞：1克固體擁有的總表面積)使其擁有超強的吸附性。

　　優點甚多，石墨烯的未來似乎「烯」望無限。隨著科研發展，石墨烯已經漸漸走出實驗室，開始走入百姓生活。不久前在2015中國國際石墨烯創新大會上，石墨烯理療、保暖產品、LED用高導熱石墨烯複合材料、石墨烯防彈材料等20餘種石墨烯產品全新推出。在石墨烯的諸多應用中，最受普通大眾關注和期待的，是它改變手機等電子設備產品功能的可能性。看來，你夢寐以求的那款透明薄片可摺疊手機將不再只是個夢。

　　2014年，三星曾宣布發現新生產方法會將石墨烯應用於商業產品中，利用石墨烯的延展性，三星認為可彎曲顯示屏未來絕對不會僅僅是個噱頭。近日，中國科學院重慶綠色智能技術研究院已成功製備出國內首片15英寸單層石墨烯觸控螢幕，並正在開發系列基於石墨烯的柔性傳感器件。今後手機、電腦的顯示屏將超薄、超輕，可彎曲。還值得一提的是，石墨烯將有望在環保領域進行應用。

　　雪梨科技大學科學家成功開發出一種超級材料——石墨烯紙，比起普通紙張更薄，比鋼鐵更強硬十倍。石墨烯紙不僅更輕巧、更強硬、更靈活，還是可回收和可持續製造的產品，既環保又低成本。此外，由於其擁有超強的吸附性，因此，研究人員正在研究用它做過濾裝置，用於汙水處理等領域。

　　被科學家預言將「徹底改變21世紀」的石墨烯，還有什麼令人期待的?11月20日，工信部、國家發改委和科技部聯合發布《關於加快石墨烯產業創新發展的若干意見》。《意見》提出，未來，石墨烯將在航空航天、武器裝備、重大基礎設施，以及新能源、新能源汽車、節能環保、電子信息等領域有廣泛應用。而石墨烯薄膜、石墨烯功能纖維的穿戴產品的開發，也讓這一新材料更好地服務民生。

　　缺點一：環境汙染風險

　　看到這裡，覺得石墨烯幾乎是完美無缺的吧。然而，近年來有研究發現，如果人類偶然攝入了石墨烯，石墨烯會切開人體細胞並破壞其內容物。也就是說，它可能是有毒的。

　　有毒不要緊，只要它老老實實呆在電子產品裡，那就沒有任何問題。但是，加利福尼亞大學的研究人員最近正在研究如果將石墨烯釋放到環境中的課題中發現，石墨烯氧化物納米顆粒能通過地表水迅速傳播，這意味著，如果這種物質不小心流入湖中或河中，就會對動物、植物、甚至人類造成潛在危害。

　　一位來自加利福利亞大學河濱伯恩斯工程學院的研究員表示，現在的情形類似於30年前面對化學品和藥物的時候，只是不知道當這些納米材料進入土壤或水體時會造成什麼影響。所以這次他們要高瞻遠矚，先利用手中的數據來探究能促進這種技術在未來實現可持續性應用與發展的途徑。石墨烯的未來一片光明，雖然現在對它的環境影響下斷言還為時太早，但這的確是個潛在問題。為求可持續發展，還有待研究人員更多的發現，以控制其帶來的環境風險。

　　缺點二：技術困惑

　　作為工業技術，石墨烯看起來還有一些未能克服的困難。研究人員指出，目前石墨烯的應用還是受限於材料生產，所以那些使用最低級最廉價石墨烯的產品(譬如氧化石墨烯納米顆粒)，會最先面世，可能只需幾年;但是那些依賴於高純度石墨烯的產品可能還要數十年才能開發出來。對於它能否取代現有的產品線，研究人員依然心存疑慮。

　　另一方面，如果商業領域過度誇大其神奇之處，可能會導致石墨烯產業變成泡沫;一旦破裂，那麼也許技術和工業的進展也無法拯救它。科學作者菲利普•巴爾曾經在《衛報》上撰文《不要期望石墨烯帶來奇蹟》，指出所有的材料都有其適用範圍：鋼堅硬而沉重，木頭輕便但易腐，就算看似「萬能」的塑料其實也是種種大相逕庭的高分子各顯神通。或者，正如專家所示，石墨烯的真正潛能只有在全新的應用領域裡才能充分展現，而不是用來替代現有產品裡的其他材料。至於眼下的可列印、可摺疊電子產品，可摺疊太陽能電池，和超級電容器等等新領域能否發揮它的潛能，就讓大家拭目以待吧。

來源：北極星電力網