近期石墨烯的高速發(fā)展，備受國(guó)家重視，而近日，石墨烯正在成為一種令人興奮的先進(jìn)材料，在軍事的兩個(gè)特定領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)：力量保護(hù)和增加電池存儲(chǔ)容量。對(duì)于第一個(gè)區(qū)域，石墨烯作為彈道裝甲材料的潛力已經(jīng)從機(jī)械強(qiáng)度研究中變得更加明顯。對(duì)于第二種，石墨烯相對(duì)較高電導(dǎo)率的研究直接導(dǎo)致電池存儲(chǔ)中更好的能量密度。

　　什么是石墨烯？

　　石墨烯是一個(gè)原子厚的緊密結(jié)合的碳原子層，排列成六邊形晶格。它是單個(gè)原子石墨層。石墨烯是特殊的，因?yàn)樗哂衧p2雜化和極薄的原子厚度，其特性使其非常堅(jiān)固，比鋼強(qiáng)約200倍以及優(yōu)異的熱和電導(dǎo)體。 石墨烯中的碳碳鍵非常小且強(qiáng)大，以防止熱波動(dòng)使其不穩(wěn)定。此外，該材料極其多樣化，可與其他元素結(jié)合，生產(chǎn)出具有一系列優(yōu)異性能的不同材料。對(duì)于石墨烯，各國(guó)研究人員都有著很高的期盼，希望在材料上，中國(guó)能夠盡快將石墨烯突破至能夠代替現(xiàn)在的芯片材料—硅。從硅時(shí)代到碳時(shí)代需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，但最終會(huì)實(shí)現(xiàn)，并出現(xiàn)一個(gè)全新的時(shí)代，但如果還停留在老的思路上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)超越的。

　　石墨烯的電子特性

　　石墨烯是數(shù)據(jù)半金屬材質(zhì)，具有極高的導(dǎo)電性。蜂窩孔和電子都充當(dāng)電荷載體。碳原子總共有六個(gè)電子，兩個(gè)在內(nèi)殼中，四個(gè)在外殼中。單個(gè)碳原子中的四個(gè)外殼電子可用于化學(xué)試劑，但在石墨烯中，每個(gè)原子在平面上與三個(gè)碳原子連接，在第三個(gè)中保留一個(gè)電子。形成優(yōu)異的導(dǎo)電性。 測(cè)試表明，石墨烯的電子遷移率非常高，之前報(bào)道的結(jié)果高于15000Vs，理論上可能限制為200000Vs。據(jù)說(shuō)石墨烯電子由于缺乏質(zhì)量而在其移動(dòng)性中起很像光子的作用。這些電荷載體可以在沒(méi)有散射的情況下行進(jìn)亞微米距離，這種現(xiàn)象稱為彈道傳輸。然而，石墨烯的質(zhì)量和所使用的基板是限制因素。例如，以二氧化硅為基材，遷移率可能限制在40000Vs。

　　石墨烯的發(fā)展趨勢(shì)

　　自2004年石墨烯分離以來(lái)，已有許多研究和研究受到啟發(fā)。這種材料有許多可能的應(yīng)用，例如電池和超級(jí)電容器，能量產(chǎn)生光伏電池，傳感器，膜，導(dǎo)電材料，藥物輸送，光子應(yīng)用等，預(yù)計(jì)將繼續(xù)徹底改變整個(gè)行業(yè)。石墨烯也可用于下一代晶體管，電子器件等。 目前有數(shù)十家公司生產(chǎn)石墨烯和石墨烯基材料。雖然產(chǎn)量相對(duì)較小且價(jià)格仍然很高，但商業(yè)應(yīng)用不斷涌入市場(chǎng)。預(yù)計(jì)產(chǎn)量將增加，而預(yù)計(jì)價(jià)格將下降，使越來(lái)越多的產(chǎn)品能夠使用石墨烯材料。大型石墨烯片的大規(guī)模生產(chǎn)尚未實(shí)現(xiàn)，但有一部分公司正在提供小批量的這種材料，用于各領(lǐng)域研究發(fā)展。 石墨烯在生存能力/力量保護(hù)和電池存儲(chǔ)方面顯示出令人印象深刻的軍事潛力。對(duì)于相同的重量，兩個(gè)區(qū)域都可以看到性能提高或相同性能減輕重量。一旦規(guī)模經(jīng)濟(jì)開始占據(jù)，就可以以相同的成本實(shí)現(xiàn)更高的性能。

　　編輯：黃飛