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迷人的材料
1.9.7 神奇材料石墨烯

神奇材料石墨烯

简单来说,石墨烯是世界上最纤薄、最强韧和最坚硬的物质,导热速度比目前已知的所有材料都快,也比其他物质更能载电,导电更快、电阻更小。此外,石墨烯还允许克莱因隧穿效应。克莱因穿隧效应是一种奇异量子效应,物质内的电子可以自由通过(隧穿)势垒,仿佛障碍完全不存在。这表示石墨烯很有潜力成为迷你发电厂,取代硅芯片成为所有数字运算和通信的核心。

石墨烯的分子结构

石墨烯纤薄、透明、强韧又易导电,因此也可能成为未来触控界面的首选材料,不仅能用在我们已经习以为常的触控屏幕上,甚至连在物品和建筑上也能应用。不过,石墨烯最出名也最古怪的一点,就是它是二维材料。它当然有厚度,只不过就只能这么厚,薄一点或厚一点就不是石墨烯了。海姆的团队展示了这一点。加上一层碳原子到石墨烯上,它就会变回石墨;取走一层碳原子就什么也不剩。

我的美术老师巴灵顿先生说,石墨是比钻石还要高等的碳,虽然他说话的当时并不知道我们在这里讨论的内容,但他几乎全说对了。他还强调石墨的原子特性很重要,这一点也说对了。石墨烯是构成石墨的基本单位,厚度只有一个原子。你用铅笔写字,有时在纸上留下的就是它。石墨烯可以单纯地用来表达艺术,不过它的功用远大于此。石墨烯和卷成管状的纳米碳管将成为人类未来世界的重要推手,从微观到宏观,从电子到汽车、飞机和火箭,甚至(谁晓得?)太空电梯,统统都将与这两种材料有关。

没有石墨就没有石墨烯。所以这表示石墨终于超越钻石,这匹黑马终于在缠斗数千年后甩开钻石脱颖而出了吗?尽管现在还言之过早,不过我是有点存疑。因为虽然石墨烯终将开创工程科技的新时代,科学家和工程师也已经对它爱不释手,但不表示它就至高无上了。钻石或许不再是最坚硬和强韧的物质,我们也知道它并非永恒,但大多数人依然不这么想。钻石依然是坚贞爱情的见证。钻石和真爱的联结或许源自高明的营销手腕,但对我们已经成为真实。

石墨烯也许比钻石更有用处,但它不会熠熠生辉,它薄得几乎看不见,而且只有二维平面,这些都不是世人眼中真爱的特质。因此,我认为除非哪天营销公司看上石墨烯,否则立方晶体结构的碳依然会是女人最好的朋友。