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- 發布時間2018-04-16 10:40
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我國在石墨(mo)烯(xi)領(ling)域的(de)(de)研究水平在國際上具有(you)很(hen)強的(de)(de)競(jing)爭力，包括石墨(mo)烯(xi)凈水技術在內的(de)(de)一(yi)些技術突破正(zheng)逐(zhu)漸從實驗(yan)室走向市場(chang)應(ying)用。我們相(xiang)信，與(yu)石墨(mo)烯(xi)有(you)關(guan)的(de)(de)新技術、新發(fa)明會在不遠(yuan)的(de)(de)將(jiang)來(lai)走進人們的(de)(de)日常生活，給人類帶來(lai)巨大福音。
2017年(nian)，英國(guo)和中(zhong)國(guo)的(de)(de)科學(xue)家(jia)先后利(li)用不同(tong)方法，實(shi)現了(le)對氧化(hua)石墨烯層間距的(de)(de)精確控制，使(shi)得體積較(jiao)小(xiao)的(de)(de)水分子可以順利(li)通過，而鹽離子則被“堵在門外”。該成果展現了(le)氧化(hua)石墨烯在海(hai)水淡化(hua)領域的(de)(de)巨大潛力。
氧(yang)化石墨烯是石墨烯的“孿生弟弟”。自2004年英國物理學家在實驗室內用看似不可思議的“撕膠帶”的方法，從大塊石墨中剝離出科學家曾理論預言不可能穩定存在的單層石墨烯以來，石墨烯這一科學名詞已變得家喻戶曉。短短十幾年，圍繞石墨烯的各項研究發展迅猛，并展現出極其廣闊的應用前景。
石(shi)墨(mo)烯是“碳材料家族”中的一員，是由一個個碳原子在平面內按照六邊形蜂窩狀結構排列形成的一種層狀材料。由于其厚度只有一個碳原子的大小，約為0.34納米，相當于一根頭發絲的二十萬分之一，是人類迄今為止發現的最薄的材料，石墨烯也被稱作是一種二維材料。
正是由于這種特殊的二維原子結構，石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)展現出了許多普(pu)通三維材(cai)料并不具備的奇異性質。單層石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)的透(tou)光率高達97.7%，肉眼看過去幾乎是完全透明的。它有著絕佳的導熱性，熱傳導能力是金剛石的兩倍以上。石墨烯的機械強度極大，比鋼鐵還要強200倍，如果把1平方米的單層石墨烯做成一張吊床，區區0.34納米的厚度便可以穩穩地承載一只貓。石墨烯還具有十分優良的電學性質，導電性比銀和銅還強，載流子遷移率比碳納米管和硅還高。
基于石墨(mo)烯(xi)極其優異的(de)物(wu)理(li)特性，人們對它的(de)應(ying)用寄予厚望。近(jin)十年的(de)研究表明，石墨(mo)烯(xi)在基礎研究、高頻電(dian)子(zi)器件、柔性顯示(shi)、電(dian)化學生物(wu)傳感(gan)器、新能(neng)源電(dian)池、超(chao)級電(dian)容、導(dao)熱材料、航(hang)空(kong)航(hang)天等(deng)領域(yu)有(you)著非凡的(de)應(ying)用潛力，被(bei)譽為“黑金”和“新材料之王”。
在眾多潛在應用(yong)中，石墨(mo)烯(xi)凈水(shui)技術(shu)不(bu)僅在原(yuan)理上(shang)具(ju)(ju)備較高的(de)(de)(de)可(ke)(ke)行(xing)性(xing)(xing)，在實驗室也取得了(le)許多重大(da)突破。眾所周知，活(huo)性(xing)(xing)炭作為一種常見的(de)(de)(de)傳統污水(shui)處理材(cai)料，內(nei)部(bu)有(you)很(hen)(hen)多疏(shu)松的(de)(de)(de)孔隙，具(ju)(ju)有(you)很(hen)(hen)強的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)能(neng)(neng)力。而(er)石墨(mo)烯(xi)特(te)殊的(de)(de)(de)層狀(zhuang)和孔狀(zhuang)結構，使(shi)其吸附(fu)(fu)能(neng)(neng)力是活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)成百上(shang)千(qian)倍。在此(ci)基礎上(shang)，科(ke)學(xue)家通過微觀調控(kong)、修飾(shi)與(yu)改性(xing)(xing)，制(zhi)造出(chu)了(le)許多種不(bu)同的(de)(de)(de)具(ju)(ju)有(you)超高效吸附(fu)(fu)特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)石墨(mo)烯(xi)基吸附(fu)(fu)材(cai)料，它們不(bu)僅能(neng)(neng)吸附(fu)(fu)超過自身質量(liang)數百倍的(de)(de)(de)污染物，還(huan)可(ke)(ke)以循環使(shi)用(yong)，大(da)大(da)降低使(shi)用(yong)成本。可(ke)(ke)以說，石墨(mo)烯(xi)在污水(shui)處理和海水(shui)淡化方(fang)面提(ti)供(gong)了(le)令人驚喜的(de)(de)(de)全新解決(jue)方(fang)案。
目前，中國石(shi)墨烯產業(ye)已(yi)被列(lie)入《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》和“中國制造2025”重點發展領域之一。我國在石墨烯領域的研究水平在國際上具有很強的競爭力，包括石墨烯凈水技術在內的一些技術突破正逐漸從實驗室走向市場應用。我們相信，與石墨烯有關的新技術、新發明會在不遠的將來走進人們的日常生活，給人類帶來巨大福音。（袁嘉浩）
