材料新贵石墨烯
2013年8月，剑桥大学的安德烈亚·费拉里博士发布了一项最新研究成果。他拿着一块透明的塑料，将其弯曲，然后像弹钢琴一样轻按它，这块塑料就发出了音乐声。原来这块塑料上有一个隐形键盘，这个键盘是用石墨烯电路打印而成的，其超强的柔韧性将可能实现把电话和电子报纸折叠放入口袋的梦想。
石墨烯，这种硬度为钢的200倍、厚度仅为一个原子直径的神奇物质引发了全球科学家们的“淘金热”。有业内人士如此评价：“如果说20世纪是硅的世纪，石墨烯则开创了21世纪的新材料纪元，将给世界带来巨大变化。”
什么是石墨烯？
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，也是目前世界上最薄、最坚硬、最强韧的纳米材料。它有多薄？石墨烯只有0.34纳米厚，粗略估计一下，一根头发丝的直径，大概等于十万层石墨烯叠加起来的厚度，所以用肉眼是看不见它的。它有多硬？如果物理学家能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的(厚度约100纳米)石墨烯，那么需要施加差不多两万牛顿的压力才能将其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。它有多强韧？如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，吊床本身重量不足1毫克，只相当于猫的一根胡须，却可以承受一只猫的重量。
它也是已知的最轻的导体之一，几乎完全透明，只吸收 2.3%的光，就可以让电子触摸屏的亮度达到最佳。常温下，石墨烯电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。
比起易碎的硅，石墨烯易弯曲且可拉伸，因为石墨烯的结构非常稳定，其内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构也使石墨烯具有优秀的导热性，导热系数高达 5300 W/m·K。过去，人们认为钻石的热导率最高，但是石墨烯的热导率是它的2倍。而且石墨烯是目前世界上电阻率最小的材料，导电性是铜的100万倍，它甚至违背了“热胀冷缩”的原理，会随着温度的升高而缩小。
怎样得到石墨烯？
铅笔笔芯的主要成分是石墨。我们能用铅笔写出字来，就是因为石墨层间作用力弱，容易剥离下单层石墨片。所以，我们在作业本上每划一笔，就是剥离了一层或者几层石墨片。这样的剥离存在一个很小的极限，那就是单层的剥离。也就是说，形成厚度只有一个碳原子的单层石墨，这种单层石墨就是石墨烯。
石墨烯一直被认为只是假设性的结构，无法单独稳定地存在。直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地用“微机械剥离法”在实验中从石墨中分离出石墨烯，观测到其形貌，证实它可以单独存在。微机械剥离的方法其实极为简单，把石墨薄片粘在胶带上，把有黏性的一面对折，再把胶带撕开，这样石墨薄片就被一分为二。 通过不断地重复这个过程，片状石墨越来越薄，最终就可以得到一定数量的石墨烯。两人凭借此“二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
石墨烯的应用
自从安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功分离出石墨烯之后，科学界掀起了一股石墨烯应用研究的狂潮。
2011年4月，IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管，该产品每秒能执行1550亿个循环操作，比之前的晶体管快50%。2011年5月，美国华裔科学家使用纳米材料石墨烯研制出了一款调制器，他表示，这个只有头发丝四百分之一细的光学调制器具备的高速信号传输能力有望将互联网速度提高一万倍，一秒钟可以下载或传输十部高清电影。2012年3月，美国加州大学洛杉矶分校化学、生物化学教授理查德·卡勒和他的学生马希尔·艾卡迪利用石墨烯为原材料，发明了一种名为微型石墨烯超级电容器的装置。这种装置的充放电速度比现在的锂电池快100倍到1000倍，几分钟就能完成智能手机甚至是电动车的充电。
根据石墨烯强度超大、超薄的特性，它可广泛运用于各个领域，如超薄超轻型飞机材料、像羽毛一样轻的飞船外壳、超轻的防弹衣等。根据其优异的导电性，它有可能会成为硅的替代品，在微电子领域具有巨大的应用潜力，如用石墨烯能制作出几乎不发热的芯片，用来生产超级计算机。而石墨稀更快的电子迁移率，可以使未来的计算机获得更快的速度。
有了石墨烯，未来半导体的材料可能不再是硅，由石墨烯做成的晶体管会让超高速计算机不再是理论设想；塑料可能不再是绝缘体，在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；汽车、飞机和宇宙飞船的外壳可能就是薄、轻、拉伸性好和超强韧的石墨烯材料。这种二维的碳会给世界带来巨大改变，但改变到底有多猛烈、多深远，还没人知道。 (白龙鱼服)
石墨烯，这种硬度为钢的200倍、厚度仅为一个原子直径的神奇物质引发了全球科学家们的“淘金热”。有业内人士如此评价：“如果说20世纪是硅的世纪，石墨烯则开创了21世纪的新材料纪元，将给世界带来巨大变化。”
什么是石墨烯？
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，也是目前世界上最薄、最坚硬、最强韧的纳米材料。它有多薄？石墨烯只有0.34纳米厚，粗略估计一下，一根头发丝的直径，大概等于十万层石墨烯叠加起来的厚度，所以用肉眼是看不见它的。它有多硬？如果物理学家能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的(厚度约100纳米)石墨烯，那么需要施加差不多两万牛顿的压力才能将其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。它有多强韧？如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，吊床本身重量不足1毫克，只相当于猫的一根胡须，却可以承受一只猫的重量。
它也是已知的最轻的导体之一，几乎完全透明，只吸收 2.3%的光，就可以让电子触摸屏的亮度达到最佳。常温下，石墨烯电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。
比起易碎的硅，石墨烯易弯曲且可拉伸，因为石墨烯的结构非常稳定，其内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构也使石墨烯具有优秀的导热性，导热系数高达 5300 W/m·K。过去，人们认为钻石的热导率最高，但是石墨烯的热导率是它的2倍。而且石墨烯是目前世界上电阻率最小的材料，导电性是铜的100万倍，它甚至违背了“热胀冷缩”的原理，会随着温度的升高而缩小。
怎样得到石墨烯？
铅笔笔芯的主要成分是石墨。我们能用铅笔写出字来，就是因为石墨层间作用力弱，容易剥离下单层石墨片。所以，我们在作业本上每划一笔，就是剥离了一层或者几层石墨片。这样的剥离存在一个很小的极限，那就是单层的剥离。也就是说，形成厚度只有一个碳原子的单层石墨，这种单层石墨就是石墨烯。
石墨烯一直被认为只是假设性的结构，无法单独稳定地存在。直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地用“微机械剥离法”在实验中从石墨中分离出石墨烯，观测到其形貌，证实它可以单独存在。微机械剥离的方法其实极为简单，把石墨薄片粘在胶带上，把有黏性的一面对折，再把胶带撕开，这样石墨薄片就被一分为二。 通过不断地重复这个过程，片状石墨越来越薄，最终就可以得到一定数量的石墨烯。两人凭借此“二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
石墨烯的应用
自从安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功分离出石墨烯之后，科学界掀起了一股石墨烯应用研究的狂潮。
2011年4月，IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管，该产品每秒能执行1550亿个循环操作，比之前的晶体管快50%。2011年5月，美国华裔科学家使用纳米材料石墨烯研制出了一款调制器，他表示，这个只有头发丝四百分之一细的光学调制器具备的高速信号传输能力有望将互联网速度提高一万倍，一秒钟可以下载或传输十部高清电影。2012年3月，美国加州大学洛杉矶分校化学、生物化学教授理查德·卡勒和他的学生马希尔·艾卡迪利用石墨烯为原材料，发明了一种名为微型石墨烯超级电容器的装置。这种装置的充放电速度比现在的锂电池快100倍到1000倍，几分钟就能完成智能手机甚至是电动车的充电。
根据石墨烯强度超大、超薄的特性，它可广泛运用于各个领域，如超薄超轻型飞机材料、像羽毛一样轻的飞船外壳、超轻的防弹衣等。根据其优异的导电性，它有可能会成为硅的替代品，在微电子领域具有巨大的应用潜力，如用石墨烯能制作出几乎不发热的芯片，用来生产超级计算机。而石墨稀更快的电子迁移率，可以使未来的计算机获得更快的速度。
有了石墨烯，未来半导体的材料可能不再是硅，由石墨烯做成的晶体管会让超高速计算机不再是理论设想；塑料可能不再是绝缘体，在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；汽车、飞机和宇宙飞船的外壳可能就是薄、轻、拉伸性好和超强韧的石墨烯材料。这种二维的碳会给世界带来巨大改变，但改变到底有多猛烈、多深远，还没人知道。 (白龙鱼服)