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探秘石墨烯的神奇排列密碼,憑借什么成為新材料之王?

我們知道,大自然中有很多蜂窩結構的物體。由于人們總習慣于站在人類的高度去俯瞰動物的世界,以為人類的智慧代表著大自然。然而我們卻總被大自然所蘊藏的神奇所嘆服。比如蜂巢,當科學家第一次發現這種六邊形結構的奧妙之處時,才發現蜜蜂們的建筑才能仿佛是上帝賦予的。


研究發現,這種正六角形的建筑結構,在最節省原料的前提下,讓蜂巢的容積實現了最大化,以容納更多蜜蜂。這種等六邊形連接的結構形式,同時密合度最高,原料等量而均勻,不僅精巧神奇,而且是一種最經濟的空間架構。


這種神奇的結構,可不僅僅存在于動物們的建筑中。它還存在于大自然很多的神秘領域,


比如當你在水面上的氣泡,還有昆蟲的復眼。當然,還有一種蜂巢結構,塔即不存在于建筑中,也不存在于動物身上,而是存在于自然界的礦物質碳元素中,它就是被稱為21世紀“未來材料”的石墨烯。




石墨烯就是這樣一種由碳原子構成的單層片狀的蜂巢結構,而石墨烯也是目前世界上已知材料中最輕、最薄、硬度最高、韌性最強的新型納米材料。


此外,石墨烯材料具有超強導電性、超高導熱系數,幾乎完全透明等物理化學性能。


也正因為此,石墨烯的發現者獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。


2009年,馮冠平先生引進海外石墨烯華人專家團隊,并以種子基金投資孵化20多家石墨烯企業,石墨烯產業鏈迅速在國內落地發展,技術逐漸領先世界。


那么究竟石墨烯,憑借什么能將自己打造出這些逆天屬性,從而成為新材料之王呢?


前面講到蜂巢,由于這種結構,密合度最高,最節省材料,而且讓空間最大化。由淺入深,同樣的道理。


由于用材料最少,且高度密合,所以石墨烯輕薄,僅0.335納米;


由于等六邊形彼此連接,電子移動快,所以導熱、導電均勻,金屬銀還高10倍。發熱快,耗損低;


由于整個材料都是穩定的六邊形結構,所以石墨烯材料柔韌性強,硬度高,是鋼的100倍……


這是簡單的根據蜜蜂巢的性能來同理化推導石墨烯的性能優勢原因所在。那么更為科學的解釋是什么呢?


在石墨烯中,電子能夠極為高效地遷移,作為二維材料,它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。而石墨烯電子之間充分搭接,減少了界面熱阻。其導熱性能不僅而且均勻。


得知石墨烯這些特殊技能,就到了運用的時候了??墒鞘┦欠浅]p薄的,300萬層石墨烯厚度也僅為1毫米。如何將石墨烯這種性能應用起來,實現規范化量產,是在石墨烯誕生之初行業面臨的一個難題。


如果說安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫先生發現了石墨烯,實現了材料學的歷史性革命創舉,吹響了新材料誕生的號角,那么烯旺科技的“純石墨烯發熱膜”則是石墨烯新材料應用領域率先扛旗前進的人。


2015年,烯旺科技在石墨烯奠基人馮冠平先生的帶領下,率先發明了石墨烯行業的核心專利技術——石墨烯發熱膜,從此開辟了石墨烯走上發熱應用和智能穿戴領域的先河,為我國石墨烯行業的應用化發展奠定了基礎。


石墨烯發熱膜,厚度僅為0.25毫米讓納米級厚度的石墨烯這種優越的蜂窩結構,不再松散難以制備和掌控,而是實現了模塊化,固態化,讓石墨烯的性能得以應用到民用產品上,走進千萬百姓家。


神奇的蜂窩結構,已被現代建筑界不斷模仿借鑒;神奇的石墨烯材料,也正逐漸走向更多民用領域,石墨烯智能穿戴、石墨烯醫療、石墨烯美容、無水汗蒸能量房……


據悉,基于石墨烯柔性器件即烯旺科技的純石墨烯發熱膜對于腫瘤的無創石墨烯溫熱療法,已經取得重大突破并于美國前沿醫療雜志《Advanced Therapeutics》期刊,并作為當期封面形式發表。


未來石墨烯材料的應用潛力巨大,必須抓住機遇,掌握核心技術,加快研發進程,讓石墨烯材料為推動科技發展而努力!


(中國粉體網編輯整理/星屑)

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(來源:財訊網)

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