英國曼徹斯特大學的研究人員安德烈·蓋姆和科斯提亞·諾沃謝夫最早發(fā)現(xiàn)，當石墨層薄到只有一個碳原子厚度時，其韌度和電特性都很突出。這一發(fā)現(xiàn)在科學界引起不小的轟動，不僅因為它打破了二維晶體無法真實存在的理論預言，更重要的是，石墨烯眾多特性可能會改變我們的生活。安德烈·蓋姆和科斯提亞·諾沃謝夫也因為在石墨烯領(lǐng)域的突出貢獻獲得諾貝爾獎。

“土辦法”制出新材料

科學家近日公開了一份賦予用戶“超強視覺”的隱形眼鏡制造計劃，來自美國密歇根大學的研究團隊說，這種隱形眼鏡內(nèi)嵌入石墨烯，感光功能極佳，能夠偵測到可見光與不可見光，如紅外線一般，具有夜視功能。這一消息使石墨烯再次罩上神奇光環(huán)。

第一片單層的石墨烯的誕生并無多少“技術(shù)含量”。安德烈·蓋姆用透明膠帶在石墨上粘一下，這樣就會有石墨層被粘在膠帶上。然后把膠帶對折后，粘一下再拉開，這樣，膠帶兩端都有石墨層，石墨層又變薄了。如此反復，膠帶上的石墨層薄到只有一個碳原子的厚度時，石墨層也就變成了石墨烯。

科學家們在定義石墨烯的時候顯得有些為難。中科院半導體研究所研究員譚平恒告訴記者，蓋姆教授在2007年發(fā)表的石墨烯論文綜述中，對到底具有多少層碳原子的二維晶體結(jié)構(gòu)才能稱為石墨烯進行了明確的界定：“單層、雙層、多層（3層至10層）材料由于仍然保持二維晶體特性，可稱為石墨烯?！?

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟2013年就石墨烯材料的定義給出標準，認為石墨烯是該標準定義的單層石墨烯、雙層石墨烯和少層石墨烯（3層至10層）的統(tǒng)稱。譚平恒認為，如何鑒別廣義石墨烯層數(shù)是目前石墨烯研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展亟需解決的問題。

盡管“名”還不正，但各國已表現(xiàn)出足夠熱情。2013年1月，歐盟將石墨烯列為“未來新興技術(shù)旗艦項目”之一，計劃10年提供10億歐元資助；英國在2012年底宣布將追加投資2150萬英鎊資助石墨烯商業(yè)化進程，并建立一個國家級研究機構(gòu)；美國、韓國、日本則分別在石墨烯制造電腦芯片和晶體管領(lǐng)域、柔性觸摸屏和柔性有機電致發(fā)光器件領(lǐng)域、透明導電膜和散熱膜領(lǐng)域走在世界前列。

據(jù)不完全統(tǒng)計，當前世界上做石墨烯規(guī)模制備的公司有50多家，其中我國就有十幾家，不少研究成果已居世界前沿。

挑戰(zhàn)各種“不可能”

憑借其特殊的物理結(jié)構(gòu)和特質(zhì)，石墨烯可以在多個領(lǐng)域帶來顛覆性的變革。

如果將其成功用于超級電容器或鋰離子電池的電極材料，套用當下比較流行的話，“媽媽再也不用擔心我的電池了”。據(jù)中國科學院山西煤炭化學研究所陳成猛博士介紹，儲能材料有兩個關(guān)鍵指標，一是導電性，石墨烯是目前世界上電阻率最小的材料，電子在石墨烯二維平面上自由遷移，就好比汽車開上高速公路一般暢通無阻；二是比表面積，這直接影響儲能材料的比容量，也就是電池的續(xù)航能力。所有組成石墨烯的碳原子都在表面，對于儲能都是有效的，一點都不浪費?！爸挥?分鐘手機就可以完成充電，而且可以用3天甚至更長。”陳成猛介紹說，這一應用可能會為電動車動力電池開啟新的窗口，在節(jié)能環(huán)保方面有望突破。

手機、電腦等電子產(chǎn)品用久了會發(fā)熱，這是因為持續(xù)的工作產(chǎn)生的熱量無法通過散熱片及時與外界交換。隨著高功率電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對散熱的要求越來越高，而這恰恰是石墨烯的機會。

據(jù)陳成猛提供的資料，室溫下石墨烯的理論導熱系數(shù)高達5300瓦/米·開爾文，美國在實驗室已測到單片石墨烯熱導率超過4000瓦/米·開爾文，這超越了碳納米管、金剛石和高定向石墨，并遠遠高于導熱性能最好的金屬銅達一個數(shù)量級?！暗@些性能都是基于一個非常微觀的納米尺度，看不見、摸不著，真正應用于實際就比較困難?！标惓擅驼f，依據(jù)石墨烯高導熱的性能，他們研究所已成功將石墨烯和碳纖維復合成新的薄膜，導熱率能超過1100瓦/米·開爾文。