“神奇材料”的特性

石墨烯以其優(yōu)于其他材料的特性必將在軍事領(lǐng)域大顯身手。

一是材質(zhì)堅(jiān)硬。石墨烯的厚度為0.34納米，比表面積約為2630平方米/克，為已發(fā)現(xiàn)的最薄的材料，但其強(qiáng)度卻達(dá)到180吉帕（約為普鋼鋼材的100倍），是人類已知強(qiáng)度最高的物質(zhì)。哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家用金剛石制成的探針測(cè)試石墨烯的承受能力，在被實(shí)驗(yàn)的石墨烯樣品微粒開始碎裂前，每100納米距離上的石墨烯可承受的最大壓力達(dá)到2.9微牛左右。這意味著如果用石墨烯制成包裝袋，那么它將能承受大約兩噸重的物品。石墨烯兼具輕薄而堅(jiān)硬的材料特性可以使得其在軍隊(duì)輕型運(yùn)輸裝備、防御型武器裝備的材料生產(chǎn)中發(fā)揮出巨大的潛力。

二是透光率高。石墨烯吸收約2.3%的光，而其透光率則在97%以上，這使得它能夠做到幾乎完全透光，加之石墨烯具備良好的柔性?？梢栽O(shè)想，如果手機(jī)、平板電腦上的其他部件和材料也應(yīng)用石墨烯進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，那么未來電子產(chǎn)品的顯示屏就有可能真正實(shí)現(xiàn)可折疊。而這樣的技術(shù)將使得未來的軍事裝備設(shè)計(jì)更加得心應(yīng)手，富有人性化。美國(guó)輝銳科技公司研發(fā)并制造出大面積柔性觸控屏，率先進(jìn)軍大面積石墨烯柔性觸控屏市場(chǎng)，并獲專業(yè)的科技行業(yè)投資基金IDG資本入股成為其股東之一。可見，石墨烯不僅在國(guó)防科技領(lǐng)域具有重要的發(fā)展前景，其廣闊的應(yīng)用范圍也引發(fā)了民營(yíng)企業(yè)的密切關(guān)注。除輝銳科技公司外，韓國(guó)三星去年便宣稱已將石墨烯成功應(yīng)用于觸摸平板顯示器，并制造出多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備。

三是能量損耗低?？茖W(xué)人員通過對(duì)機(jī)械剝離法制備的石墨烯進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在石墨烯的導(dǎo)帶和價(jià)帶之間有重疊，而電子和空穴在其中均有很高的遷移率，其電子遷移的速度僅為光速的三百分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其在硅、銅等傳統(tǒng)半導(dǎo)體和導(dǎo)體中的速率。一方面，由于石墨烯電阻率極低，這樣高的電子遷移速率使得石墨烯的能量損耗極低。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾長(zhǎng)淦曾說：“電子在石墨烯里邊好像沒有質(zhì)量一樣，運(yùn)動(dòng)速度非?？?。”另一方面，相對(duì)于現(xiàn)在普遍使用的硅基材料，石墨烯具有非常好的導(dǎo)熱性能，芯片的主頻理論上可以達(dá)到300G，并且有比硅基芯片更低的功耗——早在幾年前，IBM在實(shí)驗(yàn)室中的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管主頻達(dá)155G，這對(duì)于提高芯片性能具有顯著影響。這將使得未來國(guó)防科技裝備具備更快更強(qiáng)的“大腦”。

此外，石墨烯對(duì)于氣體、液體等幾乎是“零滲透”。這意味著，如果給艦艇涂上石墨烯涂層，就好似穿上一身“刀槍不入”的防腐鎧甲。這些令人感到驚奇的特性也讓石墨烯在短短數(shù)十載中逐漸成為人們公認(rèn)的“新材料之王”。