超級材料示意圖 

棋逢對手：石墨烯VS石墨炔

作為碳元素家族的新貴，石墨烯自誕生以來就成為了“神奇材料”的代名詞，各國的頂尖科研力量對它趨之若鶩，成就了它材料界翹楚的地位。然而石墨炔的出現(xiàn)，再次刷新了“石墨烯”這一新詞的熱度。二者棋逢對手，那么到底誰更勝一籌呢？

先來說說石墨烯的非凡之處。

石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強度最高的材料，如果用一塊面積為1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的貓。

石墨烯目前最有潛力的應用方向，是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會提升數(shù)百倍。

另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。

同時，它非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。

作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”，極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

石墨炔，是繼富勒烯、碳納米管、石墨烯之后，一種新的全碳納米結(jié)構(gòu)材料。它是由sp和sp2雜化形成的一種新型碳的同素異形體，是由1，3-二炔鍵將苯環(huán)共軛連接形成的具有二維平面網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的全碳材料，具有豐富的碳化學鍵、大的共軛體系、寬面間距、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，被譽為是最穩(wěn)定的一種人工合成的二炔碳的同素異形體。

由于其特殊的電子結(jié)構(gòu)及類似硅優(yōu)異的半導體性能，石墨炔有望可以廣泛應用于電子、半導體以及新能源領域。

最近，中國科學院青島生物能源與過程研究所能源應用技術(shù)分所研究員黃長水帶領的研究小組與中科院化學研究所研究員李玉良合作，首次將石墨炔應用于鋰離子電池電極材料，并對其電化學儲鋰性能及儲鋰機制進行了詳細的分析研究，闡明了石墨炔結(jié)構(gòu)、形貌與其電化學性能之間的構(gòu)效關(guān)系，探索了石墨炔材料在鋰電池中的應用，

這些研究為石墨炔家族的儲鋰性能研究以及探索新型碳素儲能材料提供了理論依據(jù)和實驗指導。研究表明，石墨炔是一種非常理想的儲鋰材料，且其獨特的結(jié)構(gòu)更有利于鋰離子在面內(nèi)和面外的擴散和傳輸，這樣賦予其非常好的倍率性能，從實踐證明石墨炔是一種非常有前景的儲鋰能源材料，科學家也預測它在新能源領域?qū)a(chǎn)生非比尋常的影響。

石墨炔應用于鋰離子電池電極材料

由此看來，在性能和應用前景方面，石墨炔的“超能力”絲毫不遜色于石墨烯，作為初登科學界風口浪尖的新型材料物質(zhì)，來自中國的石墨炔成績自然也不會差。國內(nèi)外的“超級材料”之爭才剛剛拉開序幕，石墨烯與石墨炔的對決還在繼續(xù)，不過我們有理由相信，中國科學家勢必會在這一次的高手過招中再下一城。

出品：科普中國

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