石墨烯究竟是什么材料呢？它是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，是获得诺贝尔奖的21世纪“神奇材料”，未来一定会给人类的生活带来巨大福利。

用铅笔轻轻在纸上划一下，就可能留下几十层石墨烯

这么薄的石墨烯，

却拥有“神奇材料“、“黑金“、“新材料之王“等称呼。

为什么呢？

因为石墨烯自带”材料王“属性

“材料王”属性使得石墨烯成为迄今最轻、导电性能最好的材料。

石墨烯其实一直存在，只是因其难以从石墨中分离出来，一直没有被大众所知。直到有一天……

历史的转折点

2010年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆(Andre Geim)用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，共同获得了当年诺贝尔物理学奖。

石墨烯结构

        石墨烯是由碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构，它可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨，因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，是最理想的二维纳米材料。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，可以看作是单层碳原子，由于碳碳化学键的作用，石墨烯的结构非常稳定，内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。同时，这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性能。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键（与苯环类似），因而具有优良的导电和光学性能。

石墨烯特性

       石墨烯采暖产品具备发热快的特点，通电5分钟左右即可感受到热量，均匀受热，无温差，一种安全舒适的均热效果。石墨烯加热还稳定产生远红外光波，被誉为“生命之光”，远红外辐射波长3-25μm，可使人毛细血管扩张，促进血液循环，提高机体免疫能力，从而有理疗养身保健之功效。

       同时，石墨烯具有优异的力学特性，硬度超过钻石，且强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍。有关文献报道石墨烯受力崩碎前，表面每100纳米距离上可承受的最大压力达到了大约2.9微牛。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋（厚度为100纳米）厚度的产品，那么它将能承受大约两吨重的物品。更直观一点，单层石墨烯厚度为0.335nm，把一头大象的重量加到一支铅笔上，才能够用这支铅笔完全刺穿单层石墨烯。

     石墨烯同时也具有超高的稳定性以及光学特性。石墨烯应用广泛，实乃“21世纪的新材料之王”。

石墨烯的发展前景

       石墨烯的研究与应用开发持续升温，石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。研究者们致力于在不同领域尝试不同方法以求制备高质量、大面积石墨烯材料。并通过对石墨烯制备工艺的不断优化和改进，降低石墨烯制备成本使其优异的材料性能得到更广泛的应用，并逐步走向产业化。

石墨烯应用

       随着批量化生产以及绿色环保等问题逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在不停加快，基于已有研究成果，石墨烯的应用开始在诸多领域得到了应用，最先实现商业化应用的领域就有大家熟知的移动设备、航空航天、新能源电池、电热能源等领域。

       目前已成功运用石墨烯原料应用的民用级产品已有很多，比如石墨烯显示屏、石墨烯涂料、石墨烯织物穿戴产品、石墨烯润滑油、石墨烯医疗设备（包括最近受疫情影响的紧缺货源——口罩）等等，还有利物盛石墨烯全屋供暖系统。随着时间的推移，利物盛的未来将有更多的石墨烯产品面世。