中关村石墨烯的“神奇”应用
石墨烯的性能它轻如鸿毛，1立方米石墨烯仅有0.77g，仅是1立方水的130万分之一；它强似钢铁，其断裂强度比最好的钢材还要高200倍；它柔如皮筋，其拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；它导热导电，其导热系数是金属的10余倍，电子迁移率（电子移动速度）更高，电阻率更小，比导热导电性能最好的金属银和铜还要好；它几乎透明，只吸收2.3%的光。
石墨烯的性能它轻如鸿毛，1立方米石墨烯仅有0.77g，仅是1立方水的130万分之一；它强似钢铁，其断裂强度比最好的钢材还要高200倍；它柔如皮筋，其拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；它导热导电，其导热系数是金属的10余倍，电子迁移率（电子移动速度）更高，电阻率更小，比导热导电性能最好的金属银和铜还要好；它几乎透明，只吸收2.3%的光。
正因为石墨烯有这么多优良性能，学术界将石墨烯称为“黑金”“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。如何让石墨烯的这些优良特性造福人类呢？下面就让我们来看看这些已经实现或即将实现的神奇的石墨烯应用：
天上飞的 自驱动超轻型飞机
中关村企业碳世纪科技公司发现了石墨烯材料的“光致电推动”现象，在真空环境下，仅凭光的照射，石墨烯材料就可以运动，甚至能够克服重力向上运动。这是迄今为止科学界第一次用光推动一个宏观物体运动，标志着石墨烯材料有可能成为一种新的动力来源。而石墨烯强度高、质量轻的特性，还可以制作出如纸片一样薄的飞机材料。想象一下，未来，我们就可以坐着超轻型的飞机，不用任何燃料，仅凭光驱动就可以遨游太空。
太空电梯
1970年，前苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出制造“太空电梯”的概念，几十年来，各国科学家都在开展研究。按照科学家的设想，将来太空卫星可以用缆线与地面联接起来，那时卫星就成了有线的风筝，可以通过太空电梯运输物资，甚至载人太空旅行。用什么材料制造出一根从地面连向太空卫星，长达23000英里并且足够强韧的缆线，是太空电梯的研究障碍之一。美国科学家证实，地球上强度最高的物质“石墨烯”完全适合用来制造太空电梯缆线。因为石墨烯的出现，也许在我们有生之年，就能看见太空电梯变成现实。
地上跑的 新能源汽车 新能源汽车越来越广泛地走进我们的生活，但是充电和续航里程始终困扰着用户，每次充电需要一晚上，但是大部分品牌续航里程只有200公里，“把车开出去，心里面就要一直盘算怎么开回家了。”石墨烯的出现，给新能源汽车电池行业又打开了一片天地。美国纽约州伦斯勒理工学院的研究数据显示，使用石墨烯制造的电池，充放电速度是锂离子蓄电池的10倍。有媒体报道，西班牙和韩国的实验表明，加入石墨烯后，新能源车的续航里程有可能达到1000公里，而充电时间只需要几分钟。但是，有业内人士分析认为，快速充电在短时间内会产生超大电流，比咱们家里用的大功率电器还要高几百、甚至几千倍，三峡电站全负荷运转，也只能供应3000辆汽车同时充电，现有的输电线路也完全不达标。理论与现实的鸿沟巨大，我们还需要在配套设施研发中投入更多力量。
生活用的防霾利器 在有雾霾的当今，空气质量成为大家特别关注的话题。石墨烯材料具有超高的吸附性，有实验将石墨烯添加到活性炭中，其吸附性能提高了20倍。中关村中航工业研制的石墨烯海绵、石墨烯气凝胶和石墨烯纤维多孔材料等材料，也具有超强吸附性能和超轻质量。将这种材料用于空气净化器、防霾口罩、汽车换气系统滤膜等应用中，就会大大改善我们的空气质量。此外，在水污染治理方面，吸附法是有效去除水中重金属的常用方法之一。据实验表明，氧化石墨烯对铅的吸附容量可达1080mg/g，是常规碳材料的近10倍，比目前最好的水处理材料离子交换纤维还要更快，对重金属的吸附率也达到99%，可使水得到深度净化。
实验数据显示，石墨烯可迅速分散冲击力，并能中断通过材料的外展波，承受冲击的性能远胜钢铁和凯夫拉等材质，并且石墨烯的质量远轻于这两种材料。也就是说，相对于现在防弹衣和盾牌普遍采用的钢铁和凯夫拉等材料，石墨烯是更好的材料。中关村中航工业航材院已研发出石墨烯轻型防弹衣，它的防弹能力是钢铁的10倍，是凯夫拉材料的2倍，而重量则跟普通衣服差不多。装备了石墨烯超轻型防弹衣的士兵和警察，行动将更加便捷，战斗力更是直接“爆表”啊！
超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。相比于传统电容器，超级电容器是基于多孔炭材料，其面积达到2000m2/g，而且电荷分离距离更小。也就是说，同样重量的电容，超级电容拥有庞大的表面积，非常小的电荷分离距离，其静电容量得到了惊人的提高，具有充电速度快（10分钟达到95%）、循环使用寿命长（50万次）、能量损耗小（大电流能量循环效率≥90%）、功率密度高（相当于电池的5-10倍）等优点，这就是其“超级”所在。为了进一步提高超级电容性能，世界上很多公司都在开展石墨烯超级电容的研发，目前的研究成果表明，石墨烯超级电容的能量密度还能再提高1倍。
石墨烯的神奇应用还远不止这些，但即使是这些应用，很多也还停留在设想和实验阶段，在产业化过程中还有许多未能克服的技术困难，比如石墨烯的规模化制备、大尺寸石墨烯的工艺创新、石墨烯复合材料的加工等等。只有真正攻克这些技术难关，才能发挥出石墨烯材料的更大潜能，为世界带来更多惊奇。 中关村的很多企业正在不断探索，中关村丰台园还正在建设石墨烯产业园，所有这些努力都为了同一个目标，那就是让石墨烯的这些神奇应用造福人类。（来源：创新创业中关村）
正因为石墨烯有这么多优良性能，学术界将石墨烯称为“黑金”“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。如何让石墨烯的这些优良特性造福人类呢？下面就让我们来看看这些已经实现或即将实现的神奇的石墨烯应用：
天上飞的 自驱动超轻型飞机
中关村企业碳世纪科技公司发现了石墨烯材料的“光致电推动”现象，在真空环境下，仅凭光的照射，石墨烯材料就可以运动，甚至能够克服重力向上运动。这是迄今为止科学界第一次用光推动一个宏观物体运动，标志着石墨烯材料有可能成为一种新的动力来源。而石墨烯强度高、质量轻的特性，还可以制作出如纸片一样薄的飞机材料。想象一下，未来，我们就可以坐着超轻型的飞机，不用任何燃料，仅凭光驱动就可以遨游太空。
太空电梯 1970年，前苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出制造“太空电梯”的概念，几十年来，各国科学家都在开展研究。按照科学家的设想，将来太空卫星可以用缆线与地面联接起来，那时卫星就成了有线的风筝，可以通过太空电梯运输物资，甚至载人太空旅行。用什么材料制造出一根从地面连向太空卫星，长达23000英里并且足够强韧的缆线，是太空电梯的研究障碍之一。美国科学家证实，地球上强度最高的物质“石墨烯”完全适合用来制造太空电梯缆线。因为石墨烯的出现，也许在我们有生之年，就能看见太空电梯变成现实。
地上跑的 新能源汽车
新能源汽车越来越广泛地走进我们的生活，但是充电和续航里程始终困扰着用户，每次充电需要一晚上，但是大部分品牌续航里程只有200公里，“把车开出去，心里面就要一直盘算怎么开回家了。”石墨烯的出现，给新能源汽车电池行业又打开了一片天地。美国纽约州伦斯勒理工学院的研究数据显示，使用石墨烯制造的电池，充放电速度是锂离子蓄电池的10倍。有媒体报道，西班牙和韩国的实验表明，加入石墨烯后，新能源车的续航里程有可能达到1000公里，而充电时间只需要几分钟。但是，有业内人士分析认为，快速充电在短时间内会产生超大电流，比咱们家里用的大功率电器还要高几百、甚至几千倍，三峡电站全负荷运转，也只能供应3000辆汽车同时充电，现有的输电线路也完全不达标。理论与现实的鸿沟巨大，我们还需要在配套设施研发中投入更多力量。
生活用的防霾利器
在有雾霾的当今，空气质量成为大家特别关注的话题。石墨烯材料具有超高的吸附性，有实验将石墨烯添加到活性炭中，其吸附性能提高了20倍。中关村中航工业研制的石墨烯海绵、石墨烯气凝胶和石墨烯纤维多孔材料等材料，也具有超强吸附性能和超轻质量。将这种材料用于空气净化器、防霾口罩、汽车换气系统滤膜等应用中，就会大大改善我们的空气质量。此外，在水污染治理方面，吸附法是有效去除水中重金属的常用方法之一。据实验表明，氧化石墨烯对铅的吸附容量可达1080mg/g，是常规碳材料的近10倍，比目前最好的水处理材料离子交换纤维还要更快，对重金属的吸附率也达到99%，可使水得到深度净化。
实验数据显示，石墨烯可迅速分散冲击力，并能中断通过材料的外展波，承受冲击的性能远胜钢铁和凯夫拉等材质，并且石墨烯的质量远轻于这两种材料。也就是说，相对于现在防弹衣和盾牌普遍采用的钢铁和凯夫拉等材料，石墨烯是更好的材料。中关村中航工业航材院已研发出石墨烯轻型防弹衣，它的防弹能力是钢铁的10倍，是凯夫拉材料的2倍，而重量则跟普通衣服差不多。装备了石墨烯超轻型防弹衣的士兵和警察，行动将更加便捷，战斗力更是直接“爆表”啊！
超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。相比于传统电容器，超级电容器是基于多孔炭材料，其面积达到2000m2/g，而且电荷分离距离更小。也就是说，同样重量的电容，超级电容拥有庞大的表面积，非常小的电荷分离距离，其静电容量得到了惊人的提高，具有充电速度快（10分钟达到95%）、循环使用寿命长（50万次）、能量损耗小（大电流能量循环效率≥90%）、功率密度高（相当于电池的5-10倍）等优点，这就是其“超级”所在。为了进一步提高超级电容性能，世界上很多公司都在开展石墨烯超级电容的研发，目前的研究成果表明，石墨烯超级电容的能量密度还能再提高1倍。
石墨烯的神奇应用还远不止这些，但即使是这些应用，很多也还停留在设想和实验阶段，在产业化过程中还有许多未能克服的技术困难，比如石墨烯的规模化制备、大尺寸石墨烯的工艺创新、石墨烯复合材料的加工等等。只有真正攻克这些技术难关，才能发挥出石墨烯材料的更大潜能，为世界带来更多惊奇。 中关村的很多企业正在不断探索，中关村丰台园还正在建设石墨烯产业园，所有这些努力都为了同一个目标，那就是让石墨烯的这些神奇应用造福人类。（来源：创新创业中关村） |
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