石墨烯的前世今生

石墨烯的好非同尋常。閱讀《石墨烯的前世今生》一書，這種認識更加清晰了。不明白的是，這本書寫的不錯，閱讀量卻如此之低？ 長期以來，人類已知的所有材料都是三維的，即具有長度、寬度和厚度3個空間特徵。單原子厚的材料一直被認爲並不存在。 大約二十年前，石墨烯被發現。石墨烯具有由單層碳原子排列而成的六邊形晶格結構。它不僅是最薄的材料，而且具有諸多卓越的性能。例如，它比鋼更強，比銅導電更好，比金剛石散熱更佳。在描述石墨烯優異性能的長長的列表中，不斷有新性能被添加進來。更重要的是，石墨烯的發現推動了許多其他與之類似的單原子或單分子厚的材料（即二維材料）的發展。這些二維材料同樣展現出令人矚目的特性。 工業味精石墨烯。在所有單原子厚的材料中，石墨烯處於引領的地位。石墨烯用途廣泛，因此常被稱爲“工業味精”。 2021年2月，一個重磅消息突然刷屏，天才少年曹原及其團隊發表了他們的第五篇《自然》(Nature)論文，揭示了“魔角”扭曲三層石墨烯的超導性！此前，他們曾報道扭曲雙層石墨烯的獨特超導性，即當兩層石墨烯扭轉成1.1°排列時，就會出現異乎尋常的超導現象，這個角度被稱爲“魔角”。 儘管嫦娥五號取回了月球的“特產”月壤，“天問一號”成功着陸火星，但科學的星空依然深邃。 與石墨烯相關的中國故事可追溯到900多年前。北宋有個著名的人物，叫沈括，他被譽爲“中國的達·芬奇”，著有一本科技雜談書——《夢溪筆談》。該書被英國史學家李約瑟評爲“中國科學史上的里程碑”。書中卷二十四·雜誌一記載：鄜、延境內有石油……頗似淳漆，然之如麻，但煙甚濃，所沾幄幕皆黑。大意是說在陝西延安一帶有石油，看起來像油漆，可以像麻草一樣燃燒，燃燒時有濃煙，煙沾之處變成了黑色。如今研究發現，這些超細的煙塵裏就含有石墨烯等納米碳。 對石墨而言，不斷將其一半去除，最後剩下一層碳原子，就是石墨烯了。 石墨烯應用前景。石墨烯擁有無限應用前景：衣住用行玩，智芯能電感，星空天地海，烯用疆無邊。“衣住用行玩”，即在日常消費領域，可以用得上石墨烯；“智芯能電感”，即在關鍵技術領域用得上石墨烯；“星空天地海”，即在國家需求及人類命運共同體需求領域用得上石墨烯。例如石墨除了用於製造鉛筆外，還可作爲製備炮彈和火槍球的模具。 熱解石墨。將石墨基體置於碳氫化合物氣氛中加熱至高溫2000℃以上，碳氫化合物經過分解及聚合等過程，使碳沉積於基體表面，就得到了熱解石墨。 石墨烯最初被發現時所採用的微機械剝離法，目前仍廣泛被物理學家採用，並用於石墨烯基本性能和相關器件的基礎研究。但是，該方法操作費時，並且只能得到小片樣品，無法實現大面積、大規模的石墨烯製備。針對這一問題，研究者們通過其他技術手段，如加熱、超聲、高速攪拌剪切、電化學剝離等方法，嘗試直接將石墨或膨脹石墨在有機溶劑中進行剝離以獲得石墨烯。當溶劑與石墨的作用力與石墨層片之間的范德瓦耳斯力相當時，就能剝離出石墨烯，最後再通過分離、純化就能得到石墨烯粉體。以上這種製備石墨烯的方法稱爲液相剝離法。 石墨烯的啓示作用不僅僅體現在促使我們去發現更多二維材料，其影響範圍已經超出了材料學科，延伸到電子、物理、化學和生物等諸多學科領域。 從生命起源到工業時代，新型碳材料石墨烯的出現會帶來怎樣的變革？碳材料的發展與文明進步息息相關。新型碳材料石墨烯的出現，會帶來怎樣的變革？本書回顧了石墨烯的發現歷程，直面關於石墨烯“一股腦吹捧”與“一棒子打死”的偏見，闡釋如何正確認識石墨烯的過去、現在和未來，以及石墨烯對學術界、產業界帶來的深遠意義。值得一讀。

酷愛化學的兒子愛不釋手的睡前讀物，非常好看的一本書。

讓普通人能比較快速容易的瞭解石墨烯。不錯的科普書籍