石墨烯：一种战略性新兴材料作者：卢红斌巡线机器人
来源：《科学》2016年第05期 石墨烯是一种分子量巨大的二维大分子。因其独特的结构和优异的性能，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值，短时间内就引起了世界各国学术界和产业界的强烈关注。
材料领域中很少有像石墨烯这样能够在短时间内迅速引起人们强烈关注的材料。有关石墨烯研究的学术论文自2004年以来一直呈指数增长。在产业应用方面，欧盟在2013年初宣布石墨烯人选“未来新兴技术旗舰项目”，并投资10聚酰亚胺纤维>病房呼叫系统亿欧元，历时10年，致力于将石墨烯从实验室技术发展成能够服务于社会的新材料。中国科技部和自然科学基金委从2007年开始，累计投资数亿人民币进行石墨烯的相关基础研究。2016年，随着“十三五”规划的全面出台，石墨烯已成为中国未来5年重点开发的战略性新兴材料。 石墨烯及其规模化制备技术的发展
2004年，俄裔英国科学家海姆（A.Geim）和诺沃肖诺夫（K.Novoselov牙模）等人的研究表
明，单层和多层单晶石墨烯薄膜不仅在环境条件下能够稳定存在，而且还表现出显著的金属性质，其电荷浓度高达1013/厘米2、室温迁移率可达104厘米2/（伏·秒）。进一步研究还显示，石墨烯的室温电荷迁移率实际可达105厘米2/（伏·秒），是现有硅材料的100倍，理论迁移率高达106厘米2/（伏·秒）。考虑到现有芯片技术主要是在硅材料基础上建立起来的，所以石墨烯极高的电荷迁移效率无疑为未来高性能芯片的发展提供了可能。444gggg
导电碳油作为自然界中能够稳定存在且具有良好化学惰性的二维晶体，石墨烯是现有材料中厚度最薄（仅相当于人头发丝直径的十万分之一）、强度最高（是钢铁的100倍）、导热导电性质极佳、比表面积巨大的新兴材料，被广泛应用于通信电子、柔性显示、可穿戴设备、储能材料、高性能涂层和特种纤维等各个领域。
石墨烯是一种分子量巨大的二维大分子（1平方微米单层石墨烯，其摩尔质量约为4.7×105千克/摩），平面内的碳原子彼此以sp2杂化的σ键连接，其键合能（615千焦/摩）比金刚石中以sp3杂化的C-C键合能还要高出近一倍，不仅能表现出类似苯环的芳香性（电荷可在平面内以无质量的方式快速迁移），还具有极高的刚性和力学强度。但石墨烯片层之间的相互作用相比面内的σ键要弱得多，片层之间易于滑移，在外加力场、电场等作用
下可以实现石墨烯片层的剥离，这也是为什么海姆等人通过采用胶粘带的机械剥离方法可以从天然石墨制备单个片层石墨烯的原因。然而，将这样的剥离方法用于工业级石墨烯原料和下游产品的制备显然不现实。事实上，如何实现低成本、高效率的石墨烯规模化制备技术一直是制约其工业应用和下游产品开发的核心问题。
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