解密石墨烯：为何能取代锂电池？

欧盟委员会于6月23日宣布，欧洲最大的研发计划之一的石墨烯旗舰项目规模将增长一倍，将有66家新的合作伙伴获邀加入，欧洲石墨烯的科研实力将得到加强。

据悉，上述新增的66家合作伙伴来自19个国家，其中白俄罗斯、保加利亚、捷克、爱沙尼亚、匈牙利和以色列是第一次加入该项目。值得注意的是，新增合作伙伴中超过三分之一是中小型企业，显示出市场对石墨烯的兴趣不断增加。

公开资料显示，作为最薄、最坚硬、导电性最好而且拥有强大灵活性的纳米材料，石墨烯可广泛应用于锂离子电池、超级电容器及太阳能电池等储能产品中。

但上述人士表示，尽管目前国内石墨烯研发技术已经能够做到部分产业化生产，但由于成本过高，市场需求不被看好，因此迟迟未有企业真正投产。“眼下要让石墨烯真正进入电池领域，降低成本是关键。”

解密石墨烯：为何能取代锂电池？

很多时候，技术的革命来自于材质，比如塑料的发明，从方方面面改变了人们的生活。而在目前，石墨烯作为一种新材质，受到了极大的关注。实际上，石墨烯是碳的一个种类，具有超高强度、轻薄和可延展的特性，将能够改变数码产品的外观、手感甚至使用形态。下面，我们就来详细了解一下石墨烯材质到底有什么过人之处。

1.比钢铁还硬

虽然LGGFlex可以自我修复轻微的划伤，但仍未改变手机易损坏的缺点。不过，如果手机等数码产品在未来能够使用石墨烯作为外壳的话，则会变得坚若磐石。据美国化学学会的报告称，石墨烯的硬度是钢材的200倍，显然具有非常强的耐用度。

2.如橡胶般具有延展性

哥伦比亚大学的研究人员表示，石墨烯具有一定的延展性，能够伸展20%。也就是说，石墨烯实际上是一种柔性材质，与橡胶类似。三星公司一直在研究石墨烯晶体管，从而生产出柔性屏幕。另外，石墨烯也有一定的耐水性，有望应用在新一代的防水设备上。

3.轻薄特性

石墨烯出色的延展性，还能够让其十分轻薄，足够拉伸到薄到透明的程度。这就意味着，如果手机厂商可以使用这种材质，不仅能够让手机更耐用、防水，还可以变得更轻薄。

4.令人难以置信的电池寿命

我们曾经在电池技术发展类的文章中提到过石墨烯，它极有可能在未来取代锂电池，成为新一代的电池标准。美国西北大学的研究人员已经成功研发出石墨烯和硅材质的电池，充电15分钟可以实现约一周的续航能力，令人惊叹。显然，如果未来手机可以使用石墨烯电池，那么一周一充电将不再是梦想。

5.与人类的身体互联

英国曼彻斯特大学的博士AravindVijayaraghavan发现，石墨烯具有与生物互联的特点，这对健康检测类可穿戴设备具有非常积极的影响。使用石墨烯作为传感器，将可以监测和扫描人类的神经系统，可以想象，未来会出现“精神健康”类的监测设备及应用。

据《纽约时报》报道，石墨烯是一种神奇的材料，它具备颠覆当前所有电子设备的潜质，是“材料的未来和电子行业的救命稻草”。报道称，石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊结构排列而成，比其他任何材料都具备更好的导热、导电特性。更令人称奇的是，它不仅是世界上最硬的材料，而且柔韧性也最强。厚度只有一层碳原子的石墨烯被称为“奇迹材料”。

石墨烯可以变革电子行业，催生灵活多变的设备、超动力的量子计算机、电子服装及可与身体细胞交流的计算机。

虽然石墨烯早在10年前就被发现，然而它在2010年才真正获得关注。两名曼彻斯特大学的物理学家因石墨烯实验而获得诺贝尔奖。最近，研究人员集中精力研究如何商业化生产石墨烯。

2012年，美国化学学会称石墨烯的强度是钢铁的200倍，它如此轻薄，以至于1盎司的石墨烯可以覆盖28个足球场。中国科学家曾合成石墨烯气凝胶，密度只有空气的1/6；一立方英寸（约16.39立方厘米）的石墨烯气凝胶放在一片草叶上，草叶不会变形。

“石墨烯是世界上为数不多同时具备透明、导电和柔性三大属性的材料。”曼彻斯特大学讲师亚拉文博士（AravindVijayaraghavan说道，“这三种属性很少能在同一个材料上出现。”

石墨烯能做什么？

那么我们可以用石墨烯来做什么？物理学家和研究人员表示，由于石墨烯可以让电子产品的屏幕更清晰且具备柔性特质，这些产品将比以往采用硅材料的设备更薄、更快、更便宜。另外，续航时间长的电池也可具备防水性能。

2011年，美国西北大学的研究人员以石墨烯和硅为原料制造电池，该大学表示这种电池可以让手机“电池用上一周，每次充电只需15分钟”。

2012年，美国化学学会表示，石墨烯技术进步将使得“手机薄如纸张，能够折叠装入口袋”。

亚拉文博士正基于石墨烯研制一系列传感器，包括气体传感器、生物传感器和光传感器，它们的体型比以往更小。

上周，与韩国成均馆大学合作的三星尖端技术研究所的研究人员称，三星已找到在硅片上制造高质量石墨烯的方法。三星在声明中表示，这些技术进步意味着公司可以开始制造“柔性显示屏、可穿戴产品和其他下一代电子产品”。

科技博客Extremetech撰稿人塞巴斯蒂安安东尼（sebastiananthony）表示，三星的突破最终将成为“石墨烯商业化的救命稻草”。

三星并不是唯一研究石墨烯的科技公司，IBM、诺基亚和SanDisk公司的研究人员都在尝试用石墨烯材料创造新型传感器、晶体管和存储器。

石墨烯的未来

当上述设备真正摆到商店货架时，它们的外形和体验可能是我们从未见过的。

哥伦比亚大学机械工程教授詹姆斯豪恩（JamsHone）表示，他的实验室发现石墨烯拉伸20%后仍能保持导电性。他道：“你知道还有什么可以被拉伸20%吗？答案是橡胶。相比之下，电子产品普遍采用的硅材料仅能被拉伸1%。”

他继续说道：“这只是石墨烯疯狂的一面——几乎没有其他材料能它这样。”

你问最大的优势？石墨烯最大的优势是价格便宜。

当今电子行业的很多产品都能利用石墨烯而变得更好、更小、更便宜。

加利福尼亚大学伯克利分校的科学家去年制造了一款石墨烯扬声器，音质等同于甚至好于森海塞尔耳机，体型更小。

石墨烯迷人的地方还在于，它可浸入液体不被氧化，这一点与其他导电材料完全不同。

亚拉文博士说道，石墨烯研究正在向让电子产品与生物系统融合的方向转变。换句话说，石墨烯产品可以植入你的身体中，读取神经系统信息或同细胞对话。

不过，虽然研究人员相信石墨烯将用于下一代电子产品，但整个行业都在使用传统硅芯片和晶体管制造电子产品，他们接纳石墨烯速度可能很缓慢。

倘若真是这样，石墨烯会优先用于其他行业。去年，比尔及梅琳达-盖茨基金会拿出10万美元奖金，奖励利用石墨烯创造出更薄、更轻和更稳固的安全套科学家。

汽车制造商正在探索研制机身采用石墨烯的电动汽车，石墨烯不仅对机身起到保护作用，还将作为太阳能面板为汽车供电。飞机制造商也希望利用石墨烯制造飞机。

如果这些还不够，石墨烯或有助量子计算机的制造。麻省理工学院的国际研究团队正在利用石墨烯研究量子计算机，它将是未来计算行业的大市场。

总之，忘记塑料吧，石墨烯才是我们的未来。