二维材料 材料界的一场新革命

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  “人类过去60 0年的发展,从瓷器时代到青铜时代再到铁器时代,每个时代还会 四种 代表性材料。当.我现在生活在塑料与硅的时代,这也是今天人类文明的代表性材料。下一步是哪几种呢?”在近日举行的2019中国科幻大会“科技与未来”专题论坛上,2010年诺贝尔物理学奖得主、英国曼彻斯特大学物理学教授安德烈·海姆问道。而他自己给出的答案是:二维材料。

  已知的二维材料有成百上千种

  60 4年,凭借粘在保鲜袋上的石墨残片,安德烈·海姆和他的博士后康斯坦丁·诺沃索洛夫分离出如今知名度最高的二维材料——石墨烯,并而且获得2010年诺贝尔奖。

  石墨是三维的,而石墨烯仅由一层碳原子构成,而且就成了二维材料。安德烈·海姆介绍,石墨烯具备一系列卓越的性能:你能想象到的最薄的材料、比表面 积最大的材料、目前已知最坚固的材料、延展性和柔韧性最强的晶体、导热性打破已有纪录……

  “这是材料的二维革命。”安德烈·海姆说,15年前,当.我先验地认为哪几种材料是不肯能指在的。如今,科学家肯能知道成百上千种一些二维材料的指在和性质。

  安德烈·海姆介绍,目前全球范围内有成千上万研究人员在研究二维材料,一些一些中国大学还会 曾经的研究团队或研究人员。同时,世界上有数千家公司在研发石墨烯产品,包括众多中国公司。

  “石墨烯的优越型态让它可在一些一些消费产品中得到应用。”安德烈·海姆介绍,目前市场上肯能有蕴藏石墨烯的电池,它不仅产生的热量少,而且充电数率大为提升。还他们尝试把石墨烯应用在跑鞋上,让跑鞋寿命延长40%;肯能将其应用在跑车上,让跑车更加轻盈的同时,既坚固又抗冲击。

  从三维到二维物理型态会巨变

  “石墨烯肯能在一些一些领域产生广泛应用。但一些大偏离 二维材料仍指在实验室研究阶段,科研人员仍在对它们的制备成本、各种性质和应用潜力进行优化和探索。”中国科学技术大学化学与材料专学 院教授朱彦武在接受科技日报记者采访时说。

  记者了解到,由单层原子构成的锡烯、二硫化钼和黑磷等,还会 当前二维材料领域的研究热点。

  “理论上一些一些三维材料还会 ‘二维化’的肯能。”朱彦武介绍,从三维到二维,一些一些材料的物理型态会指在巨大变化。

  有一有俩个最明显的变化是,二维材料的淬硬层 非常薄,而且会拥有非常大的比表面 积,这还会 潜力用作高性能负载肯能过滤材料。再比如,肯能石墨烯中的电子迁移数率非常快,石墨烯器件的响应数率可大大提升,同时驱动电子所用的电场和电势就都须要降低,这将大大减少一些基于二维材料的器件功耗。

  实际上,随着芯片尺度没有 小,芯片上的晶体管数量接近极限,这原因分析分析摩尔定律日益逼近“天花板”。而二维材料的巨大应用前景之一一些一些 用于制造新型半导体器件,从而打破摩尔定律的“天花板”,但这无须易事。

  “从基础科学研究的淬硬层 来讲,材料的维度降低后来,其中涉及一些一些纳米科学和表界面科学相关的问题报告 ,科研人员仍然没有 完整版搞清楚。这是二维材料研究目前面临的问题报告 之一。” 朱彦武认为,从一些方向或淬硬层 首先寻找到二维材料的应用突破口,将肯能刺激肯能鼓励二维材料研究领域的进一步发展。(刘园园)

[ 责编:武玥彤 ]

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