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石墨烯是目前人類(lèi)已知強(qiáng)度最高、韌性最好、重量最輕、透光率最高、導(dǎo)電性最佳的材料。它的發(fā)現(xiàn)者之一，2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授康斯坦丁˙諾沃肖洛夫在應(yīng)用上有什么新發(fā)現(xiàn)?

單原子厚度的石墨晶體稱(chēng)之為石墨烯，被視為可提供給人類(lèi)的最強(qiáng)晶體。石墨烯開(kāi)啟了在其他二維原子晶體上的實(shí)驗(yàn)閘門(mén)，形成了巨大的二維晶體群。

4月14日下午，在第三屆石墨烯高峰論壇上，2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授康斯坦丁˙諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)教授做了題為《二維世界的材料》的主旨報(bào)告。從物理結(jié)構(gòu)方面向大家介紹石墨烯的材料，特別是從二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度。

石墨烯是目前人類(lèi)已知強(qiáng)度最高、韌性最好、重量最輕、透光率最高、導(dǎo)電性最佳的材料。

2004年，諾沃肖洛夫和曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈˙海姆成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

二維材料伴隨著單原子層的石墨材料——石墨烯的分離成功而提出。二維材料是指電子僅可在兩個(gè)維度的非納米尺度(1-100nm)上自由運(yùn)動(dòng)(平面運(yùn)動(dòng))的材料，如納米薄膜、超晶格、量子阱。

由于二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以根據(jù)原子精度和性能迥異的個(gè)體層結(jié)合在一起，這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)可以被用于針對(duì)性地研究新的物理現(xiàn)象，或適合的一個(gè)可能的巨大應(yīng)用范圍。這里的異質(zhì)結(jié)構(gòu)堆的功能是“嵌入”式的設(shè)計(jì)。

相對(duì)二維材料，還有一維材料和三維材料。一維材料是指電子僅在一個(gè)非納米尺度方向上自由運(yùn)動(dòng)(直線運(yùn)動(dòng))，碳納米管(carbon nanotube)最具代表性。三維材料則是指電子在三個(gè)非納米尺度上自由運(yùn)動(dòng)的材料，如納米粉末高壓成型，或控制金屬液體結(jié)晶而來(lái)的納米晶粒結(jié)構(gòu)。

對(duì)于目前石墨烯的應(yīng)用價(jià)值方面，諾沃肖洛夫總結(jié)認(rèn)為，應(yīng)該在目前已知的物理物質(zhì)里應(yīng)用石墨烯技術(shù)，而在二維材料里挖掘更多應(yīng)用，并目標(biāo)基于范德華力的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合RFID(射頻識(shí)別)制作傳感器，以及制造在這基礎(chǔ)之上的多功能產(chǎn)品。

現(xiàn)場(chǎng)600多名參與者中不乏國(guó)內(nèi)外對(duì)石墨烯有研究或感興趣的學(xué)者及業(yè)界人士，有中國(guó)生產(chǎn)家問(wèn)及，石墨烯技術(shù)何時(shí)能大規(guī)模應(yīng)用推廣時(shí)，諾沃肖洛夫回應(yīng)稱(chēng)，現(xiàn)在已經(jīng)有很多初具規(guī)模的化學(xué)產(chǎn)品，以及應(yīng)用材料等。比如，石墨烯粉末是最為常見(jiàn)的產(chǎn)品之一，并在中國(guó)已初具規(guī)模。

去年10月，中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平曾前往訪問(wèn)曼徹斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院，聽(tīng)取諾沃肖洛夫介紹石墨烯研究的情況，參觀了石墨烯產(chǎn)品展示和生產(chǎn)石墨烯的地下超凈實(shí)驗(yàn)室。

作為一種新型的納米材料，石墨烯以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、力學(xué)和電子性質(zhì)，在藥物投遞、腫瘤治療等生物納米技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

石墨烯也已成為中國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，是“十三五”新材料發(fā)展的重點(diǎn)。今年4月， 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)網(wǎng)站公布《石墨烯材料的術(shù)語(yǔ)、定義及代號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)草案(征求意見(jiàn)稿)》，并在一個(gè)月內(nèi)向社會(huì)公開(kāi)征求意見(jiàn)。

雖然石墨烯市場(chǎng)關(guān)注度高，參與者眾多，但由于國(guó)內(nèi)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致市場(chǎng)魚(yú)龍混雜。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，上述征求意見(jiàn)標(biāo)志著中國(guó)首個(gè)石墨烯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定取得重要進(jìn)展。

業(yè)內(nèi)常把石墨烯和碳納米管作比較，在當(dāng)日的論壇上，清華大學(xué)物理系教授、清華-富士康納米科技研究中心主任范守善院士也以《怎么使碳納米管材料實(shí)用化》為題作論壇主旨報(bào)告。

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來(lái)。

范守善表示，目前為止，碳納米管可做成高分子彈性膜，垂直方向?qū)щ妼?dǎo)熱，橫向絕緣。碳納米管還可以做光學(xué)儀器，可達(dá)到接近100%的吸收率。

此外，范守善認(rèn)為，碳納米管薄膜的透光度好，只占10%的空間，并且做成可穿戴性的仿真品，做一些植入式的導(dǎo)線，可用于一些外科手術(shù)。

在加熱器方面，碳納米管也可發(fā)揮最大的好處，范守善表示，碳納米管可做柔性的加熱裝置，膜面積小，密度大，脈沖的響應(yīng)快，加熱和散熱就都會(huì)很快，其他材料做不到。

碳納米管也可應(yīng)用于鋰電池?！皬囊痪S材料，二維三維網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，碳納米管是最好的材料?！狈妒厣票硎荆技{米管還可以做催化劑的載體，甚至復(fù)合材料，將高分子材料固化后，可以用碳納米管控制裁切的方向。

對(duì)于最為熱門(mén)的石墨烯電池這個(gè)話題，有業(yè)界人士問(wèn)及是用碳納米管還是石墨烯更好?范守善稱(chēng)，因?yàn)檠趸飳?dǎo)電不好，不能阻礙離子的出入，這個(gè)角度來(lái)看用碳納米管形成的網(wǎng)絡(luò)較好。

“碳納米管的膜已經(jīng)形成固定的網(wǎng)絡(luò)，如果每個(gè)氧化物的點(diǎn)都在網(wǎng)上，那就有電子出入。我們想要找個(gè)特殊的薄膜電池，而不是找新的材料(指石墨烯)來(lái)競(jìng)爭(zhēng)?！狈妒厣普f(shuō)。