号称“最强材料”,问世16年,为什么石墨烯还没有席卷全球?
21世纪，充满了奇迹的时代，全世界局势稳定，人类的生活富足而美好，很多人都认为21世纪会是人类科学飞速发展的一个百年，但是21世纪已经过去了五分之一，我们的生活虽然有很大的改变，但是人类的科学似乎没有太大的进步，人类仍然在探索宇宙，试图移民火星，可控核聚变仍然是遥远的50年，似乎一切都在改变，也似乎一切都没有改变。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202007/415116.htm物理学已经有80多年没有根本性的突破，比起20世纪初连续不断的巨大发现，21世纪过于沉寂，只有“弦理论”这个看似完美，实际上更像是空中楼阁的理论撑场面，很多人感叹“物理学已死”，难道人类的科学发展真的陷入瓶颈了吗？
答案当然不是这样，人类科学一直在有序且快速的发展，之所以很多年没有重大突破的原因也很简单，上个世纪众多科学家的研究已经足够深入，关于相对论和量子力学的理论足够人类研究很久，想要真正证实出一个“大一统”理论是不现实的事情，我们不可能每过一百年，就研究出一个颠覆性的理论，科学是需要不断积累才能突破的。
那么抛开理论物理不谈，21世纪对于人类来说，重大的发现有什么？在小编的心中“石墨烯”的发现和利用，或许是最近几十年来，对人类来说至关重要的发现，但是距离石墨烯于2004被科学家发现证实后到今天，已经16年过去了，号称颠覆世界的新材料“石墨烯”为什么直到今天还没有席卷全球？
划时代的“石墨烯”
2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）他们发现，我们可以用一种特别简单的方式，改变石墨的分子结构，从而得到一种特殊的材料“石墨烯”，因为石墨烯的珍贵，也被称为“黑金”。
实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
这两位科学家发现，把石墨薄片粘在特殊的胶带上，撕开胶带后，就会有一层薄薄的石墨粘在了胶带上，反复几次后，就可以得到单层的石墨烯了，这就是获得诺贝尔物理学奖项的“石墨烯微机械剥离法”。
简单来说，石墨就是单层原子结构的石墨，它很薄，所以叫石墨“烯，”因为石墨烯具有前所未有的单层分子结构，所以石墨烯具有其他材料无法拥有的特性，在被证实可以简单的获得后，引起了众多科学家的注意，“石墨烯电池”“石墨烯涂料”甚至是“石墨烯面膜”，它成为了可以颠覆人类世界的“最强材料”。
石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。
最薄、最坚硬的纳米材料，在光、电、热、力等方面具有优异性能，可以说，任何领域可以用到石墨烯，它拥有的潜力非同想象，正是因为这种特性，才让众多科学家认为，石墨烯足以颠覆世界。
为什么石墨烯“后劲不足”？
石墨烯性能良好，未来可应用领域众多，但是为什么十几年过去了，关于石墨烯的口号喊得这么响，我们的生活中却很少遇到石墨烯呢？甚至传闻中的“石墨烯电池”也没有出现呢？
首先石墨烯电池在技术上很难实现，石墨烯确实可以提高充电放电的速度，但是不能提升电池的容量，其次石墨烯和现代锂电池工厂的并不兼容，同时石墨烯成本高昂，对于现在的厂商和用户来说，石墨烯只会提高成本和价格，因此石墨烯电池技术是空中楼阁。
材料学对于人类来说十分重要，即使能源才是文明前进的基石，可是没有足够强度的材料，我们也无法利用这些能源，例如“核聚变”和“反物质”都需要高强度的材料，甚至在未来人类进行星际旅行时，实现亚光速飞行也需要飞船用高强度的材料制造。
由此可见石墨烯的重要性，可是为什么石墨烯一直不能真正地进入我们生活，代替大部分材料呢？对于石墨烯这样的新材料来说，重要性是它可以替代的材料决定的，如果被替代的材料原本就被人类广泛使用，那么石墨烯这种高强度性能良好的新材料出现，就可以让原本被替代材料的领域得到进步，石墨烯之所以十分重要，是因为石墨烯可运用范围很广。
全世界石墨储存量大约为15亿吨，而我国有石墨烯储存量10亿吨以上，科学家认为全世界百分之70以上的石墨矿石都在我国，因此关于石墨烯的研究利用对于我们十分关键。
石墨烯没有大面积普及的原因只有一个“高昂的生产成本”，即使这种新材料的性能多么优秀，但是它的生产成本过高的话，是无法大面积取代原有材料的，并且石墨烯虽然已经出现十几年，但是对于石墨烯研究更多还是停留在试验阶段，大部分国家关于石墨烯的研究都不能进入真正的量产阶段。
石墨烯的火爆是因为两位科学家依靠这个研究获得了诺贝尔奖才让世人如此关注，一种新材料的出现是需要很长时间研究深入，以及很长一段时间留给市场适应接受的，就像是可控核聚变一样，我们都知道可控核聚变可以改变我们的生活，让人类进入清洁能源的全新时代，但是关于核聚变的实验也有一定危险性，即使在未来科学家实现了可控核聚变，也需要很长一段时间才能普及并且投入使用。石墨烯确实是一种可以改变世界的材料，但是我们还无法大量生产它，随着研究的深入，这个问题可以被我们解决。
为什么石墨烯这么强
那么简单的了解石墨烯后，相信大家心中会有这样一个疑问，为什么用胶带把石墨不断粘贴后，薄薄的一层石墨烯反而强度更高了呢？
其实这个问题也十分简单，石墨烯是由碳原子构成的，而碳在我们的生活中十分常见，生活中的“石墨”和“金刚石”都是由碳原子构成的，但是这两种物质的强度和外在表现却相差甚远，这是因为构成这两种物质的碳原子排列方式不同。
从结构上来看，金刚石的原子排列更具有稳定性，而石墨则是结构稳定性较差，每层原子之间是平行的，这个时候科学家突发奇想，既然石墨这种多层结构十分不稳定，那么我们从石墨中抽出单层的石墨，不就可以得到一种高强度的新材料了吗？就这样，石墨烯诞生了，对比石墨来说，石墨烯只有单层的碳原子构成，像是一种“二维材料”，这样的构造赋予了石墨烯超高的强度，并且石墨烯足够薄，可以在很多领域运用。
很多时候，真相和突破距离我们很近，灵光一闪后的简单实验就可以引导出一个震撼世界的巨大发现，科学从来没有停滞，人类永远都在进步！
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