記(jì)得在(zài)2017年(nián)華为發(fà)布(bù)mate9之(zhī)前(qián)，有诸多(duō)媒體(tǐ)在(zài)報道(dào)華为已經(jīng)成(chéng)功的(de)研發(fà)了石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池，並(bìng)会(huì)在(zài)不(bù)遠(yuǎn)的(de)将来(lái)使用(yòng)到(dào)手(shǒu)機(jī)和(hé)汽車上(shàng)去(qù)。这(zhè)次(cì)，與(yǔ)大(dà)家(jiā)一(yī)起(qǐ)分(fēn)享擁有無限可(kě)能(néng)性(xìng)的(de)石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池。

　　石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池，利用(yòng)锂離子在(zài)石(dàn)墨(mò)烯表(biǎo)面(miàn)和(hé)電(diàn)极(jí)之(zhī)間(jiān)快(kuài)速大(dà)量(liàng)穿梭運动的(de)特性(xìng)，開(kāi)發(fà)出(chū)的(de)一(yī)種(zhǒng)新(xīn)能(néng)源電(diàn)池。

　　美(měi)国俄亥俄州的(de)Nanotek儀器公(gōng)司利用(yòng)锂離子在(zài)石(dàn)墨(mò)烯表(biǎo)面(miàn)和(hé)電(diàn)极(jí)之(zhī)間(jiān)快(kuài)速大(dà)量(liàng)穿梭運动的(de)特性(xìng)，開(kāi)發(fà)出(chū)一(yī)種(zhǒng)新(xīn)的(de)電(diàn)池。这(zhè)種(zhǒng)新(xīn)的(de)電(diàn)池可(kě)把(bǎ)數小时(shí)的(de)充電(diàn)时(shí)間(jiān)壓縮至(zhì)短短不(bù)到(dào)一(yī)分(fēn)鐘(zhōng)。分(fēn)析人(rén)士認为，未来(lái)一(yī)分(fēn)鐘(zhōng)快(kuài)充石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池實(shí)現(xiàn)産业化(huà)後(hòu)，将带来(lái)電(diàn)池産业的(de)變(biàn)革(gé)，從而(ér)也(yě)促使新(xīn)能(néng)源汽車産业的(de)革(gé)新(xīn)。

　　1發(fà)明(míng)曆程 石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池，利用(yòng)锂電(diàn)池在(zài)石(dàn)墨(mò)烯表(biǎo)面(miàn)和(hé)電(diàn)极(jí)之(zhī)間(jiān)快(kuài)速大(dà)量(liàng)穿梭運动的(de)特性(xìng)，開(kāi)發(fà)出(chū)的(de)一(yī)種(zhǒng)新(xīn)能(néng)源電(diàn)池。

　　美(měi)国俄亥俄州的(de)Nanotek儀器公(gōng)司利用(yòng)锂電(diàn)池在(zài)石(dàn)墨(mò)烯表(biǎo)面(miàn)和(hé)電(diàn)极(jí)之(zhī)間(jiān)快(kuài)速大(dà)量(liàng)穿梭運动的(de)特性(xìng)，開(kāi)發(fà)出(chū)一(yī)種(zhǒng)新(xīn)的(de)電(diàn)池。这(zhè)種(zhǒng)新(xīn)的(de)電(diàn)池可(kě)把(bǎ)數小时(shí)的(de)充電(diàn)时(shí)間(jiān)壓縮至(zhì)短短不(bù)到(dào)一(yī)分(fēn)鐘(zhōng)。分(fēn)析人(rén)士認为，未来(lái)一(yī)分(fēn)鐘(zhōng)快(kuài)充石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池實(shí)現(xiàn)産业化(huà)後(hòu)，将带来(lái)電(diàn)池産业的(de)變(biàn)革(gé)，從而(ér)也(yě)促使新(xīn)能(néng)源汽車産业的(de)革(gé)新(xīn)。

　　目前(qián)，作为導電(diàn)性(xìng)、機(jī)械性(xìng)能(néng)都很優异(yì)的(de)材料，素来(lái)有“黑(hēi)金(jīn)子”之(zhī)稱的(de)石(dàn)墨(mò)烯目前(qián)在(zài)中(zhōng)国市(shì)场(chǎng)上(shàng)的(de)价格近(jìn)十倍于(yú)黃金(jīn)，超过2000元(yuán)/克(kè)。

　　新(xīn)型石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池實(shí)验(yàn)階(jiē)段(duàn)的(de)成(chéng)功，無疑将成(chéng)为電(diàn)池産业的(de)一(yī)个(gè)新(xīn)的(de)發(fà)展(zhǎn)點(diǎn)。電(diàn)池技術(shù)是(shì)電(diàn)动汽車大(dà)力推廣和(hé)發(fà)展(zhǎn)的(de)最(zuì)大(dà)門(mén)檻，而(ér)目前(qián)的(de)電(diàn)池産业正(zhèng)處(chù)于(yú)铅(qiān)酸(suān)電(diàn)池和(hé)傳統锂電(diàn)池發(fà)展(zhǎn)均遇瓶(píng)頸的(de)階(jiē)段(duàn)，石(dàn)墨(mò)烯儲能(néng)設备的(de)研制成(chéng)功後(hòu)，若能(néng)批量(liàng)生(shēng)産，則将为電(diàn)池産业乃至(zhì)電(diàn)动車産业带来(lái)新(xīn)的(de)變(biàn)革(gé)。

　　2应用(yòng) 随着批量(liàng)化(huà)生(shēng)産以及(jí)大(dà)尺(chǐ)寸(cùn)等難題(tí)的(de)逐步突破，石(dàn)墨(mò)烯的(de)産业化(huà)应用(yòng)步伐正(zhèng)在(zài)加快(kuài)，基于(yú)目前(qián)已有的(de)研究成(chéng)果，最(zuì)先(xiān)實(shí)現(xiàn)商业化(huà)应用(yòng)的(de)领域可(kě)能(néng)会(huì)是(shì)移动設备、航空(kōng)航天(tiān)、新(xīn)能(néng)源電(diàn)池领域。

　　消費電(diàn)子展(zhǎn)上(shàng)可(kě)彎曲(qū)屏幕备受矚目，成(chéng)为未来(lái)移动設备顯示屏的(de)發(fà)展(zhǎn)趨勢。柔性(xìng)顯示未来(lái)市(shì)场(chǎng)廣闊，作为基础材料的(de)石(dàn)墨(mò)烯前(qián)景也(yě)被(bèi)看(kàn)好。有數據(jù)顯示2013年(nián)全(quán)球对(duì)手(shǒu)機(jī)觸摸屏的(de)需求量(liàng)大(dà)概在(zài)9.65亿(yì)片(piàn)。到(dào)2015年(nián)，平闆電(diàn)腦对(duì)大(dà)尺(chǐ)寸(cùn)觸摸屏的(de)需求也(yě)将达(dá)到(dào)2.3亿(yì)片(piàn)，为石(dàn)墨(mò)烯的(de)应用(yòng)提(tí)供了廣闊的(de)市(shì)场(chǎng)。韓国三(sān)星(xīng)公(gōng)司的(de)研究人(rén)員也(yě)已制造出(chū)由(yóu)多(duō)层(céng)石(dàn)墨(mò)烯等材料組成(chéng)的(de)透明(míng)可(kě)彎曲(qū)顯示屏，相信(xìn)大(dà)規模商用(yòng)指日(rì)可(kě)待。

　　另(lìng)一(yī)方(fāng)面(miàn)，新(xīn)能(néng)源電(diàn)池也(yě)是(shì)石(dàn)墨(mò)烯最(zuì)早(zǎo)商用(yòng)的(de)一(yī)大(dà)重要(yào)领域。之(zhī)前(qián)美(měi)国麻(má)省(shěng)理(lǐ)工學(xué)院已成(chéng)功研制出(chū)表(biǎo)面(miàn)附有石(dàn)墨(mò)烯纳米(mǐ)图(tú)层(céng)的(de)柔性(xìng)光(guāng)伏電(diàn)池闆，可(kě)极(jí)大(dà)降低(dī)制造透明(míng)可(kě)變(biàn)形太陽能(néng)電(diàn)池的(de)成(chéng)本(běn)，这(zhè)種(zhǒng)電(diàn)池有可(kě)能(néng)在(zài)夜(yè)視鏡(jìng)、相機(jī)等小型數碼設备中(zhōng)应用(yòng)。另(lìng)外，石(dàn)墨(mò)烯超級電(diàn)池的(de)成(chéng)功研發(fà)，也(yě)解(jiě)決了新(xīn)能(néng)源汽車電(diàn)池的(de)容量(liàng)不(bù)足以及(jí)充電(diàn)时(shí)間(jiān)长的(de)问題(tí)，极(jí)大(dà)加速了新(xīn)能(néng)源電(diàn)池産业的(de)發(fà)展(zhǎn)。这(zhè)一(yī)系(xì)列的(de)研究成(chéng)果为石(dàn)墨(mò)烯在(zài)新(xīn)能(néng)源電(diàn)池行业的(de)应用(yòng)铺就(jiù)了道(dào)路(lù)。

　　由(yóu)于(yú)高(gāo)導電(diàn)性(xìng)、高(gāo)強(qiáng)度、超輕(qīng)薄等特性(xìng)，石(dàn)墨(mò)烯在(zài)航天(tiān)军工领域的(de)应用(yòng)優勢也(yě)是(shì)极(jí)为突出(chū)的(de)。前(qián)不(bù)久美(měi)国NASA開(kāi)發(fà)出(chū)应用(yòng)于(yú)航天(tiān)领域的(de)石(dàn)墨(mò)烯傳感(gǎn)器，就(jiù)能(néng)很好的(de)对(duì)地(dì)球高(gāo)空(kōng)大(dà)气(qì)层(céng)的(de)微量(liàng)元(yuán)素、航天(tiān)器上(shàng)的(de)結構性(xìng)缺陷等進(jìn)行檢測。而(ér)石(dàn)墨(mò)烯在(zài)超輕(qīng)型飞機(jī)材料等潛在(zài)应用(yòng)上(shàng)也(yě)将發(fà)揮更(gèng)重要(yào)的(de)作用(yòng)。

　　3充電(diàn)試验(yàn) 这(zhè)是(shì)一(yī)个(gè)有趣的(de)創意(yì)，用(yòng)于(yú)制作電(diàn)池。水(shuǐ)溶液中(zhōng)離子的(de)热(rè)運动是(shì)巨大(dà)的(de)，室(shì)温(wēn)下达(dá)每秒(miǎo)幾(jǐ)百(bǎi)米(mǐ)。但很少(shǎo)有人(rén)研究这(zhè)一(yī)过程，也(yě)沒(méi)有人(rén)研究它可(kě)能(néng)産生(shēng)電(diàn)流。進(jìn)行这(zhè)一(yī)研究的(de)徐子涵(Zihan Xu)是(shì)香(xiāng)港理(lǐ)工大(dà)學(xué)(Hong Kong Polytechnic University)的(de)，他(tā)和(hé)幾(jǐ)个(gè)同伴不(bù)僅研究这(zhè)个(gè)过程，而(ér)且(qiě)似乎也(yě)掌握了。

　　石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池在(zài)飽和(hé)氯化(huà)铜(tóng)溶液中(zhōng)，时(shí)間(jiān)(小时(shí)、天(tiān)數)和(hé)産生(shēng)電(diàn)壓的(de)關(guān)系(xì)。

　　这(zhè)些家(jiā)夥已經(jīng)制成(chéng)電(diàn)路(lù)，其(qí)中(zhōng)包(bāo)含LED，用(yòng)電(diàn)線(xiàn)連(lián)接到(dào)带狀石(dàn)墨(mò)烯。他(tā)们只(zhī)是(shì)把(bǎ)石(dàn)墨(mò)烯放(fàng)在(zài)氯化(huà)铜(tóng)(copper chloride)溶液中(zhōng)，進(jìn)行觀察。果然，LED燈(dēng)亮(liàng)了。實(shí)際上(shàng)，他(tā)们需要(yào)6个(gè)石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)路(lù)，形成(chéng)串聯，这(zhè)樣(yàng)就(jiù)可(kě)産生(shēng)所(suǒ)需的(de)2V，使LED燈(dēng)發(fà)亮(liàng)。

　　徐子涵和(hé)同事(shì)说(shuō)，这(zhè)里(lǐ)發(fà)生(shēng)情(qíng)況就(jiù)是(shì)这(zhè)樣(yàng)。铜(tóng)離子具有双(shuāng)重正(zhèng)電(diàn)荷，穿过溶液的(de)速度約每秒(miǎo)300米(mǐ)，这(zhè)是(shì)因为溶液在(zài)室(shì)温(wēn)下的(de)热(rè)能(néng)量(liàng)。當離子猛烈撞入石(dàn)墨(mò)烯带时(shí)，碰撞会(huì)産生(shēng)足够的(de)能(néng)量(liàng)，使不(bù)在(zài)原位(wèi)的(de)電(diàn)子離開(kāi)石(dàn)墨(mò)烯。这(zhè)些電(diàn)子有两(liǎng)種(zhǒng)選擇：可(kě)以離開(kāi)石(dàn)墨(mò)烯带，和(hé)铜(tóng)離子結合，也(yě)可(kě)以穿过石(dàn)墨(mò)烯，進(jìn)入電(diàn)路(lù)。

　　原来(lái)，流动的(de)電(diàn)子在(zài)石(dàn)墨(mò)烯中(zhōng)更(gèng)快(kuài)，超过它穿过溶液的(de)速度，所(suǒ)以電(diàn)子自(zì)然会(huì)選擇路(lù)徑，穿过電(diàn)路(lù)。正(zhèng)是(shì)这(zhè)一(yī)點(diǎn)點(diǎn)亮(liàng)了LED燈(dēng)“释放(fàng)的(de)電(diàn)子更(gèng)傾向(xiàng)于(yú)穿过石(dàn)墨(mò)烯表(biǎo)面(miàn)，而(ér)不(bù)是(shì)進(jìn)入電(diàn)解(jiě)液。我(wǒ)们的(de)設备就(jiù)是(shì)这(zhè)樣(yàng)産生(shēng)電(diàn)壓的(de)，”徐子涵说(shuō)。

　　因此(cǐ)，这(zhè)个(gè)裝(zhuāng)置産生(shēng)的(de)能(néng)量(liàng)来(lái)自(zì)周圍环(huán)境的(de)热(rè)量(liàng)。这(zhè)些家(jiā)夥说(shuō)，他(tā)们可(kě)以提(tí)高(gāo)電(diàn)流，只(zhī)需加热(rè)溶液，也(yě)可(kě)用(yòng)超聲波(bō)加快(kuài)铜(tóng)離子。他(tā)们甚至(zhì)聲稱，只(zhī)依靠周圍热(rè)量(liàng)，就(jiù)可(kě)以使他(tā)们的(de)石(dàn)墨(mò)烯電(diàn)池持(chí)續運行20天(tiān)。但是(shì)，還(huán)有一(yī)个(gè)重要(yào)的(de)问号(hào)。另(lìng)一(yī)个(gè)假設是(shì)某種(zhǒng)化(huà)學(xué)反(fǎn)应産生(shēng)電(diàn)流，就(jiù)像普通(tòng)的(de)電(diàn)池。

　　然而(ér)，徐子涵和(hé)同事(shì)说(shuō)，他(tā)们排除了这(zhè)一(yī)點(diǎn)，因为進(jìn)行了幾(jǐ)組控制實(shí)验(yàn)。然而(ér)，这(zhè)些是(shì)在(zài)一(yī)些補充材料中(zhōng)介紹的(de)，他(tā)们似乎並(bìng)沒(méi)有放(fàng)在(zài)arXiv网(wǎng)站上(shàng)。他(tā)们需要(yào)公(gōng)開(kāi)这(zhè)些，要(yào)趕在(zài)别人(rén)做出(chū)嚴肅聲明(míng)之(zhī)前(qián)。從表(biǎo)面(miàn)价值来(lái)看(kàn)，这(zhè)看(kàn)起(qǐ)来(lái)是(shì)一(yī)項非常重要(yào)的(de)成(chéng)果。其(qí)他(tā)人(rén)也(yě)在(zài)石(dàn)墨(mò)烯中(zhōng)産生(shēng)过電(diàn)流，但只(zhī)是(shì)讓水(shuǐ)流过它，所(suǒ)以这(zhè)並(bìng)不(bù)真(zhēn)的(de)使人(rén)吃惊，移动的(de)離子也(yě)可(kě)以産生(shēng)这(zhè)樣(yàng)的(de)效果。这(zhè)预示着清(qīng)潔的(de)綠(lǜ)色(sè)電(diàn)池，只(zhī)依靠环(huán)境热(rè)量(liàng)驅动。徐子涵和(hé)同事(shì)说(shuō)：“这(zhè)代(dài)表(biǎo)着一(yī)个(gè)巨大(dà)的(de)突破，研究的(de)是(shì)自(zì)驅动技術(shù)”。

　　4優點(diǎn) 石(dàn)墨(mò)烯是(shì)目前(qián)發(fà)現(xiàn)的(de)最(zuì)薄、最(zuì)坚硬(yìng)、導電(diàn)導热(rè)性(xìng)能(néng)最(zuì)強(qiáng)的(de)一(yī)種(zhǒng)新(xīn)型纳米(mǐ)材料。石(dàn)墨(mò)烯被(bèi)稱为“黑(hēi)金(jīn)”，是(shì)“新(xīn)材料之(zhī)王”，科學(xué)家(jiā)甚至(zhì)预言石(dàn)墨(mò)烯将“徹底改變(biàn)21世紀。” 有趣的(de)是(shì)，石(dàn)墨(mò)烯誕生(shēng)並(bìng)沒(méi)有使用(yòng)“高(gāo)大(dà)上(shàng)”的(de)科學(xué)技術(shù)，而(ér)是(shì)由(yóu)英国曼徹斯特大(dà)學(xué)的(de)两(liǎng)位(wèi)科學(xué)家(jiā)用(yòng)透明(míng)胶(jiāo)带從石(dàn)墨(mò)晶體(tǐ)上(shàng)“粘”出(chū)来(lái)的(de)。

　　石(dàn)墨(mò)烯目前(qián)最(zuì)有潛力的(de)是(shì)成(chéng)为矽的(de)替代(dài)品，制造超微型晶體(tǐ)管(guǎn)，用(yòng)来(lái)生(shēng)産未来(lái)的(de)超級計(jì)算機(jī)。據(jù)相關(guān)專家(jiā)分(fēn)析，用(yòng)石(dàn)墨(mò)烯取(qǔ)代(dài)矽，計(jì)算機(jī)處(chù)理(lǐ)器的(de)運行速度将会(huì)快(kuài)數百(bǎi)倍。而(ér)近(jìn)日(rì)，美(měi)国麻(má)省(shěng)理(lǐ)工學(xué)院的(de)科學(xué)家(jiā)通(tòng)过研究發(fà)現(xiàn)，在(zài)特定(dìng)情(qíng)況下，石(dàn)墨(mò)烯能(néng)够被(bèi)转化(huà)成(chéng)具有独特功能(néng)的(de)拓撲絕緣體(tǐ)。这(zhè)一(yī)研究發(fà)現(xiàn)，有望带来(lái)一(yī)種(zhǒng)制造量(liàng)子計(jì)算機(jī)的(de)新(xīn)方(fāng)法(fǎ)。

　　其(qí)次(cì)，石(dàn)墨(mò)烯能(néng)助力超級電(diàn)容器、锂離子電(diàn)池的(de)發(fà)展(zhǎn)。據(jù)相關(guān)資料顯示，加入石(dàn)墨(mò)烯材料，同等體(tǐ)積的(de)電(diàn)容可(kě)擴充5倍以上(shàng)的(de)容量(liàng)，而(ér)锂電(diàn)池電(diàn)极(jí)中(zhōng)加入石(dàn)墨(mò)烯則可(kě)大(dà)幅度提(tí)高(gāo)其(qí)導電(diàn)性(xìng)能(néng)。此(cǐ)外，石(dàn)墨(mò)烯還(huán)可(kě)应用(yòng)于(yú)電(diàn)路(lù)、觸摸屏、基因測序以及(jí)制造出(chū)羽(yǔ)翼般超輕(qīng)型飞機(jī)、超坚韧防彈衣(yī)等领域。