石墨烯,充电一分钟,通话一整天?
2018-04-09贱贱
环球人物 2018年2期
贱贱

冬天到了,手机疯了。明明看着还有大把电,可一出门一吹风就回到解放前,过不了多久就死机、关机。为什么手机怕冷?问题出在它的锂电池上。锂电池工作时,锂离子会在正负极之间移动,而低温会让离子活性降低,很快就“跑不动”了,电池可用量迅速下降。怎么办?除了少出门外,有人想出了新招:石墨烯。这些年,不少研究者和商家提出石墨烯电池的概念,表示这种电池容量更大、充电更快、“死”得更慢,堪称划时代的创造。
说起石墨烯,我们可以从初中化学讲起。碳元素的天然存在形式有两种:石墨和金刚石。金刚石是最坚固的碳结构,硬度大、活性差,又名钻石;石墨则是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体,质软滑腻,有优良的导电性能,最常见的就是2B铅笔的笔芯。
在石墨中,每个碳原子只与其他三个碳原子以较强的力结合,形成一种层状结构,层与层之间的结合力较小,容易剥离。如果说石墨是一摞A4纸,石墨烯就是其中一张,一张只有一个原子厚度。它是世上最薄、最坚硬、电阻率最小的纳米材料;它独特的能带结构,让电子在上面传导时能量损耗极低。这些特点让石墨烯成为商家眼中的“唐僧肉”。一时间,“充电两分钟,通话一整天”“充电一分钟,续航百公里”等广告语盛行。
不过,要得到“纯种”石墨烯不容易,因为它在自然界无法稳定单独存在,很长时间科研都止步于多层石墨烯。2004年,曼彻斯特大学学者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功分离出单独石墨烯平面,并于2010年获诺贝尔物理学奖。……
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