第090章 石墨烯
陳非凡興奮的原因是因為他想到了前世有關於手機電池的一個前沿研究方向，就是在石墨烯電池。
石墨烯電池，利用鋰電池在石墨烯表麵和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。
重點的不是這個電池，而是石墨烯，這是一種神奇結構的材料，而它的發現說起來你可能會覺得好笑，用膠布粘石墨片粘出來的。
對，你沒看錯，就是用一種特殊點的膠布一層層的粘出來的。一項獲得諾貝爾物理獎的發明是用膠布粘出來的，不得不說神器！這也就是為什麽陳非凡對這項發明記憶尤其深刻的原因。
前世，陳非凡在了解到石墨烯的發明過程是，都笑了！每一個理工男都會笑的，因為這實在是讓人不知道該說什麽好。
石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平麵薄膜，隻有一個碳原子厚度的二維材料。它一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩定存在。
直到2004年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈-傑姆和克斯特亞-諾沃消洛夫發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從石墨中剝離出石墨片，然後將薄片的兩麵粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，於是薄片越來越薄，最後，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。
這以後，製備石墨烯的新方法層出不窮，經過5年的發展，人們發現，將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時不遠了。因此，安德烈-傑姆和克斯特亞-諾沃消洛夫憑此創舉在2010年獲得諾貝爾物理學獎。
石墨烯是目前世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，隻吸收2。3%的光；導熱係數高達5300W/(m*K)，高於碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/(V*s)，又比納米碳管或矽晶體高，而電阻率隻約10的負六次方歐每厘米，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子跑的速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來製造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
石墨烯另一個特性，是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應。一些理論學家指出分數量子霍爾效應中的某些平台可以構成非阿貝爾態（Non-Abelian-States），這可以成為搭建拓撲量子計算機的基礎。石墨烯中的量子霍爾效應與一般的量子霍爾行為大不相同，為量子反常霍爾效應(unusual-Quantum-Hall-Effect)。這為石墨烯被用於發展新一代低能耗晶體管和電子學器件，甚至量級計算機奠定了理論的可能。
前世，從石墨烯誕生一直到2008年，由機械剝離法製備得到的製備得到的石墨烯乃世界最貴的材料之一，人發截麵尺寸的微小樣品需要花費1000美元。漸漸地，隨著製備程序的規模化，成本降低很多。現在，相當公司都能夠以公噸為計量單位來買賣石墨烯。換另一方麵，生長於碳化矽表麵上的石墨烯晶膜的價錢主要決定於基板成本，在2009年大約為$100/cm2。使用化學氣相沉積法，將碳原子沉積於鎳金屬基板，形成石墨烯，浸蝕去鎳金屬後，轉換沉積至其它種基板。這樣，可以更便宜地製備出尺寸達30英寸寬的石墨烯薄膜。
製備石墨烯的方法發展到2014年林林總總，不一而足。
最普通的是微機械分離法--撕膠帶法/輕微摩擦法，直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剪裁下來。2004年，海姆也就是石墨烯發明人等用這種方法製備出了單層石墨烯，並可以在外界環境下穩定存在。典型製備方法是用另外一種材料膨化或者引入缺陷的熱解石墨進行摩擦，體相石墨的表麵會產生絮片狀的晶體，在這些絮片狀的晶體中含有單層的石墨烯。但缺點是此法利用摩擦石墨表麵獲得的薄片來篩選出單層的石墨烯薄片，其尺寸不易控製，無法可靠地製造長度足供應用的石墨薄片樣本。
金屬表麵生長法：取向附生法是利用生長基質原子結構“種”出石墨烯，首先讓碳原子在1150℃下滲入釕，然後冷卻，冷卻到850℃後，之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表麵，鏡片形狀的單層的碳原子“孤島”布滿了整個基質表麵，最終它們可長成完整的一層石墨烯。第一層覆蓋80％後，第二層開始生長。底層的石墨烯會與釕產生強烈的相互作用，而第二層後就幾乎與釕完全分離，隻剩下弱電耦合，得到的單層石墨烯薄片表現令人滿意。但采用這種方法生產的石墨烯薄片往往厚度不均勻，且石墨烯和基質之間的黏合會影響碳層的特性。另外科員人員彼得-瑟特等使用的基質是稀有金屬釕。
石墨的聲波處理法：這方法包含分散在合適的**介質中的石墨，然後被超聲波處理。通過離心分離，非膨脹石墨最終從石墨烯中被分離。這種方法是由Hernandez等人首次提出，他得到的石墨烯濃度達到了0。01mg/ml在N-甲基吡咯烷酮。然後，該方法主要是被多個研究小組改善。特別是，它得到了在意大利的阿爾貝托-馬裏亞尼小組的極大改善。馬裏亞尼等人達到在NMP中的濃度為2。1mg/ml（在該溶劑中是最高的）。同一小組發表的最高的石墨烯的濃度是在已報告的迄今在任何**中的和通過任意的方法得到的。一個例子是使用合適的離子化**作為分散介質用於石墨剝離；在此培養基中獲得了非常高的濃度為5。33mg/ml。
石墨烯以其獨特的性能在很多運用方麵有著巨大的潛能。
石墨烯具備作為優秀的集成電路電子器件的理想性質。它具有高的載流子遷移率（carrier-mobility），以及低噪聲，允許它被用作在場效應晶體管的通道。
根據2010年1月的一份報告中，對SiC外延生長石墨烯的數量和質量適合大規模生產的集成電路。在高溫下，在這些樣品中的量子霍爾效應可以被測量。另IBM在2010年研發出的晶體管一節中，速度快的晶體管‘處理器‘製造在了2英寸（51毫米）的石墨烯薄片上。
2011年6月，IBM的研究人員宣布，他們已經成功地創造了第一個石墨烯為基礎的集成電路-寬帶無線混頻器。電路處理頻率高達10GHz，其性能在高達127℃的溫度下不受影響。
石墨烯良好的電導性能和透光性能，使它在透明電導電極方麵有非常好的應用前景。觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池、有機發光二極管等等，都需要良好的透明電導電極材料。特別是，石墨烯的機械強度和柔韌性都比常用材料氧化銦錫優良。由於氧化銦錫脆度較高，比較容易損毀。在溶液內的石墨烯薄膜可以沉積於大麵積區域[69][70]。
通過化學氣相沉積法，可以製成大麵積、連續的、透明、高電導率的少層石墨烯薄膜，主要用於光伏器件的陽極，並得到高達1。71%能量轉換效率；與用氧化銦錫材料製成的元件相比，大約為其能量轉換效率的55。2%。
由於石墨烯具有特高的表麵麵積對質量比例，石墨烯可以用於超級電容器的導電電極。科學家認為這種超級電容器的儲存能量密度會大於現有的電容器。
南加州大學維特比工程學院的實驗室報告高度透明的石墨烯薄膜的化學氣相沉積法在2008年的大規模生產。在這個過程中，研究人員創建超薄的石墨烯片，方法是在甲烷氣體中的鎳板上，由首先沉積的碳原子形成石墨烯薄膜的形式。然後，他們在石墨烯層之上鋪一層熱塑性保護層，並且在酸浴中溶解掉下麵的鎳。在最後的步驟中，他們把塑料保護的石墨烯附著到一個非常靈活的聚合物片材，它可以被納入一個有機太陽能電池（OPV電池，石墨烯光伏電池）。石墨烯/聚合物片材已被生產，大小範圍在150平方厘米，和可以用來生產靈活的有機太陽能電池(OPV電池）。這可能最終有可能運行能覆蓋廣泛的地區的廉價太陽能電池，就像報紙印刷機的印刷報紙一樣。
2010年，Xinming-Li和Hongwei-Zhu等人首次將石墨烯與矽結合構建了一種新型的太陽能電池。在這種簡易的石墨烯/矽模型中，石墨烯不僅可以作為透明導電薄膜，還可以在與矽的界麵處分離光生載流子。這種可以與傳統矽材料結合的結構，為推動基於石墨烯的光伏器件開辟了新的研究方向。
石墨烯的用處太廣，陳非凡能想到的也就是個大概！上述具體的細節它不太清楚，但是作為重生時最為受到關注的新材料，他還是花了不少精力在了解和認知石墨烯上的。
到2014年的時候，國內有很多上市公司也在炒作石墨烯概念，股市中有專門的石墨烯概念股，隻能說坑爹的多，國內真正能沉下心來做的企業還是太少！
陳非凡想到石墨烯的巨大威力，突然覺得要是自己如果成為它的發明人的話，“諾貝爾”獎離自己和中國似乎也沒有那麽遙遠，正所謂天予弗取必受其咎！
《手機霸主》