萬(wàn)能的石墨烯，它將從多個(gè)方面來(lái)改變世界

（文章來(lái)源：知新了了）

石墨烯可能是世界上最有用的材料之一。雖然，它只有一個(gè)碳原子那么厚，但它比鋼強(qiáng)很多倍，而且非常靈活。自從2004年研究人員首次將其分離出來(lái)，涉及石墨烯的專利清單每年都呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。估計(jì)用不了多久，這種超級(jí)材料就會(huì)引發(fā)一場(chǎng)可能真正改變世界的技術(shù)革命。我們匯總了一些在不久的將來(lái)值得期待的幾項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的石墨烯發(fā)明。

曼徹斯特大學(xué)的安德烈海姆（Andre Geim）及其同事曾因分離石墨烯而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。他們的研究表明，石墨烯可以用來(lái)制造由從空氣中提取的氫提供動(dòng)力的移動(dòng)發(fā)電機(jī)。Geim的研究小組發(fā)現(xiàn)，盡管石墨烯即使對(duì)最小的原子也是不可滲透的，但它可以用來(lái)篩選被剝離電子的氫原子。

這意味著，石墨烯薄膜可以用來(lái)極大地提高質(zhì)子傳導(dǎo)膜的效率，質(zhì)子傳導(dǎo)膜是燃料電池技術(shù)的重要組成部分?？茖W(xué)家設(shè)想，未來(lái)汽車可以僅靠環(huán)境空氣中微量的氫氣提供動(dòng)力。安德烈海姆表示：“從本質(zhì)上講，你從大氣中抽出燃料并從中獲得電力。”

與燃料電池相同的不滲透性提高了石墨烯的其他潛在用途，包括將蚊子拒之門外。在這個(gè)應(yīng)用中，研究人員發(fā)現(xiàn)了兩種途徑來(lái)阻止這些致命的昆蟲(chóng)。布朗大學(xué)（Brown University）的研究人員發(fā)現(xiàn)，多層石墨烯可以阻止蚊子感知皮膚或汗液相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的能力，這為處理蚊子提供了一種不尋常的非化學(xué)方法。最重要的是，這些層提供了一個(gè)蚊子根本無(wú)法咬穿的物理屏障。

研究人員表示，有了石墨烯，蚊子甚至都不會(huì)落在皮膚上?？茖W(xué)家原本以為石墨烯只是一種物理屏障，通過(guò)抗刺穿作用，阻止蚊子叮咬，但當(dāng)看到這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它也是一種化學(xué)屏障，可以阻止蚊子感知到有人在那里。下一步是創(chuàng)造一種石墨烯屏障，這種屏障在潮濕的時(shí)候和干燥的時(shí)候一樣有效，因?yàn)槲米涌梢栽诳椢锍睗駮r(shí)讓它們的纖維束或進(jìn)食裝置穿過(guò)織物。

石墨烯甚至可以幫助解決世界水危機(jī)。由石墨烯制成的膜既可以讓水通過(guò)，但又足以過(guò)濾掉鹽。換句話說(shuō)，石墨烯可以徹底改變海水淡化技術(shù)。麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，這種材料的透水率比傳統(tǒng)的反滲透膜高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，納米多孔石墨烯可能在水凈化方面發(fā)揮有價(jià)值的作用。

事實(shí)上，有一種類型的石墨烯已經(jīng)被證明在水過(guò)濾方面非常有效，它使悉尼港的水樣在通過(guò)過(guò)濾器一次后就可以安全飲用。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）的研究人員使用了一種名為“GrapHair”的石墨烯形式，使海水經(jīng)過(guò)單一處理后可以飲用。

CSIRO的科學(xué)家表示，這項(xiàng)技術(shù)只需一步，就可以制造出干凈的飲用水，無(wú)論它有多臟。我們需要的只是熱量、石墨烯、膜過(guò)濾器和一個(gè)小水泵。我們希望可以在發(fā)展中國(guó)家開(kāi)始實(shí)地試驗(yàn)。

2019年，發(fā)表在“材料科學(xué)與工程C”（Material Science&Engineering C）上的另外一項(xiàng)研究，將這一概念又向前推進(jìn)了一步，使得氯化的需求變得過(guò)時(shí)。來(lái)自俄羅斯國(guó)立科技大學(xué)（MISIS）和其他科學(xué)家的研究表明，將氧化石墨烯注入含有大腸桿菌的溶液中，石墨烯通過(guò)形成薄片“捕獲”細(xì)菌。一旦從溶液中撈出薄片，水就可以飲用，石墨烯甚至可以重復(fù)使用。

請(qǐng)忘記硅谷吧！未來(lái)可能就在石墨烯谷（Graphene Valley）。今天，我們的電子設(shè)備依賴硅作為關(guān)鍵元件，但硅制成的晶體管正在接近它們可以發(fā)揮作用的最小尺寸，這意味著我們?cè)O(shè)備的速度很快就會(huì)觸底。然而，石墨烯的超薄性質(zhì)可能是這個(gè)問(wèn)題的答案。也許用不了多久，石墨烯就會(huì)取代我們電子設(shè)備中的硅，使它們比以往任何時(shí)候都更快。

石墨烯還將使制造超薄、靈活的觸摸屏成為可能，而這種觸摸屏幾乎牢不可破。你再也不用擔(dān)心會(huì)打碎你的智能手機(jī)了。2018年，麻省理工學(xué)院(MIT)和哈佛大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有更驚人的電子特性。它可以在兩種極端情況下調(diào)節(jié)：作為絕緣體或超導(dǎo)體。換句話說(shuō)，同樣的材料既可以阻擋電子的流動(dòng)，也可以無(wú)阻力地傳導(dǎo)電流。

麻省理工學(xué)院物理學(xué)家表示，我們現(xiàn)在可以將石墨烯作為研究非常規(guī)超導(dǎo)性的新平臺(tái)。人們可以想象用石墨烯制造超導(dǎo)晶體管，你可以打開(kāi)和關(guān)閉它，從超導(dǎo)到絕緣。這為量子器件打開(kāi)了許多可能性。經(jīng)典科幻動(dòng)作電影《鐵血戰(zhàn)士》中，外星刺客有能力通過(guò)熱紅外線看到世界。密歇根大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種石墨烯隱形眼鏡，佩戴者可以感知整個(gè)紅外光譜 —— 外加可見(jiàn)光和紫外線。

專家們表示，如果我們把它與隱形眼鏡或其他可穿戴電子設(shè)備結(jié)合起來(lái)，它會(huì)擴(kuò)展你的視野，它為你提供了另一種與環(huán)境互動(dòng)的方式。石墨烯甚至可能有能力改善你的性生活。石墨烯制成的避孕套可以更為超薄，這意味著能夠獲得更多的感覺(jué)。而且，它們也是超級(jí)堅(jiān)固的，這意味著它們不太可能破裂，這是對(duì)任何避孕套的真正考驗(yàn)。

2013年，領(lǐng)導(dǎo)石墨烯避孕套研究的材料科學(xué)家阿拉文德·維賈亞拉格哈萬(wàn)表示，如果這個(gè)項(xiàng)目成功，我們可能會(huì)使用石墨烯，它將以最親密的方式接觸我們的日常生活。

對(duì)石墨烯避孕套的追求比一些倡導(dǎo)者預(yù)期的要慢，但它仍然在進(jìn)行。比爾和梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)（Bill And Melinda Gates Foundation）在2013年資助石墨烯避孕套的研究時(shí)掀起了波瀾，雖然這一努力有點(diǎn)停滯不前，但它已經(jīng)顯示出足夠的希望來(lái)賺取額外的資金。與此同時(shí)，至少有一家公司加入了這一潮流，推出了“石墨烯靈感的避孕套”，這種避孕套實(shí)際上并不使用石墨烯，而是借用了它的六邊形結(jié)構(gòu)。

因?yàn)槭缀跏遣豢蓾B透的，有一天，石墨烯涂料可以用來(lái)消除腐蝕和生銹。研究人員甚至表示，用石墨烯涂料覆蓋的玻璃器皿或銅板可以用作強(qiáng)腐蝕性酸的容器。開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的研究人員稱，石墨烯涂料很有可能成為一種真正具有革命性的產(chǎn)品，適用于任何類型的工業(yè)，包括空氣、天氣因素或腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的防護(hù)。這些行業(yè)包括，醫(yī)療、電子和核工業(yè)，甚至造船業(yè)等等。

由于新型石墨烯電極技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光的墻壁可能很快取代燈泡，還可以使顯示器比現(xiàn)在更薄。這種發(fā)光的“墻紙”提供了比電燈泡更舒適、更可調(diào)節(jié)的房間光線，而且更為節(jié)能。想想一下，沒(méi)有什么東西比發(fā)光的“電子爭(zhēng)霸戰(zhàn)”般的墻壁更具有未來(lái)感。專家們表示，用石墨烯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬電極，未來(lái)的元件將更容易回收，因此對(duì)環(huán)境更有吸引力。
（責(zé)任編輯：fqj）