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新型材料“納米石墨烯” 究竟能做什么？

信息來源: http://gou888.net.cn　　時間:2018-9-30 15:12:15　

說起新型材料，當(dāng)屬石墨烯最火。冠在石墨烯頭上各種“最”字打頭的名號讓人驚訝不已，柔韌性最好、強(qiáng)度最高、已知的最薄、透明度最高、導(dǎo)熱性最好等等……真的有這么神奇嗎？石墨烯到底是什么材料，在軍事上有何應(yīng)用？看完本文你就懂了。

??石墨烯是什么？
??提到石墨，大多數(shù)人都很熟悉。物理學(xué)上解釋稱，石墨是由碳元素組成的一種層狀結(jié)構(gòu)的材料，每一層都是由無數(shù)碳原子排列成緊密的蜂窩狀六邊形平面網(wǎng)絡(luò)組成，層與層之間的作用力較弱，因此很容易剝離開來，形成很薄的石墨片。石墨烯就是指被層層剝離后，剩下的單層（一層）石墨片，其厚度只有一個碳原子的大小，大約是0.34納米，被歸為一種納米材料。

過去很長時間內(nèi)，科學(xué)家一直認(rèn)為，石墨烯只是一種物理假設(shè)，因為它無法在有限溫度下穩(wěn)定存在。直至2004年，兩位英國科學(xué)家通過簡單的“機(jī)械剝離法”，在實驗室內(nèi)用膠帶從石墨表面生生“撕”出石墨烯后，才證實了它可以單獨存在，同時也得到石墨烯的制備方法。他們所用的石墨烯制備方法再簡單不過了：先從石墨中剝離出非常薄的石墨片，將其兩面分別粘在一種特殊的膠帶上，手工撕開膠帶后將其一分為二，隨后不斷地這樣重復(fù)操作，石墨片會越來越薄，最后僅剩由一層碳原子構(gòu)成的薄片，石墨烯也就制備出來了。

??石墨烯的特性
??就是這樣用膠帶“撕”出來的石墨烯，給這兩位英國科學(xué)家?guī)砹酥Z貝爾獎，同時也在全球科學(xué)界掀起了石墨烯的研究熱潮。科研發(fā)現(xiàn)，石墨烯的這種單原子結(jié)構(gòu)，使其具備了許多非同一般的神奇特性。
??首先，非常薄。石墨烯是目前已知最薄的納米材料。有多??？1毫米厚的的石墨薄片，能剝離出多達(dá)300萬塊石墨烯。
??其次，透明度高，光敏感性好。石墨烯對紅外光、可見光、紫外光的透光率均達(dá)97.7%；其透光性在較寬的波長范圍內(nèi)都很好，被其吸收的光還能迅速轉(zhuǎn)化為其他波長的光。
??第三，密閉性好。不透氣、也不透水，對強(qiáng)堿、強(qiáng)酸等腐蝕性溶液有很強(qiáng)的抵御能力；能有效抑制細(xì)菌的生長。
??第四，強(qiáng)度高。石墨烯的強(qiáng)度是鉆石強(qiáng)度的2倍、鋼材的200倍，是已知硬度最高的材料。有人這樣打比方：將與食品保鮮膜薄厚一樣的石墨烯制品蓋在一只杯子上，想用鉛筆頭戳破它，得一頭大象站在鉛筆上才行。
??第五，韌性非常好。石墨烯是已知的最柔韌的材料，且抗壓力非常高。普通的石墨烯包裝袋可提起一輛2噸重的汽車。
??第六，電阻率低，是已知的導(dǎo)電性最好的材料，被稱為超強(qiáng)導(dǎo)體；它還是已知的最優(yōu)良的導(dǎo)熱體。此外，石墨烯的敏感性高，即使是微小的氣體分子吸附或釋放，都可以通過石墨烯上微小的電阻變化來檢測到。

石墨烯都能干什么？
??石墨烯諸多非同尋常的特性，使得它在國防軍事上有著難以估量的應(yīng)用前景。
??1. 利用石墨烯超薄超輕，抗壓力強(qiáng)的特性，石墨烯廣泛用于戰(zhàn)機(jī)、航天器等裝備上，也用于防彈衣、裝甲車輛的新材料中，減輕重量的同時能提高防護(hù)能力。它還可以制成特殊涂料，用于軍艦的艦體防護(hù)上，抵御海浪沖擊以及水氣、鹽霧等侵蝕，大幅提高武器裝備的抗腐蝕能力。
??2. 利用石墨烯的透光性好，對環(huán)境敏感度高的特性，制成的高效光傳感器，用于紅外夜視儀和紅外熱像儀等光電探測裝備中；也可以生產(chǎn)導(dǎo)彈用的非冷卻紅外導(dǎo)引頭，提高導(dǎo)彈的精度和毀傷目標(biāo)的能力。
??3. 利用石墨烯的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能，代替硅、鍺等材料，制成電容、晶體管、集成電路，成為新一代電子元件，用于超級計算機(jī)、雷達(dá)、通信設(shè)備等未來新型軍用電子裝備上；此外，還可以用來制作武器裝備上的大容量電池和太陽能設(shè)備，大大提升武器裝備的性能，減少對燃油的依賴。
??4. 利用石墨烯高抗壓性和柔韌性能，用它來制作裝備上的儀表盤、屏幕面板，尤其是柔性屏幕，不僅清晰度高、安全性好、而且重量輕、便于折疊與攜帶；此外，石墨烯應(yīng)用在通信與導(dǎo)航用戶機(jī)、單兵偵察器材、可穿戴裝備上優(yōu)勢明顯。
??5. 石墨烯良好的密閉性，不透氣透水，且能抑制細(xì)菌滋生，可用于制作戰(zhàn)地醫(yī)療物品、軍用食品包裝袋等。

??石墨烯的問世不過短短的十余年光景，但其獨特的二維晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理、化學(xué)特性，使它迅速成為眾多領(lǐng)域的研究熱點，并在國防和軍事等領(lǐng)域扮演重要角色。雖然如此，石墨烯的進(jìn)一步更廣闊的的利用仍面臨很多問題需要解決。但正如石墨烯的發(fā)現(xiàn)者所言，石墨烯“前途是光明的、道路是曲折的”。未來石墨烯的很多應(yīng)用將被繼續(xù)發(fā)現(xiàn)，成為真正的“萬能”材料，必將對國防和軍事領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。