石墨烯在未来技术中的作用

石墨烯是一种半金属材料，具有广泛的科学、工业和商业应用潜力，它的故事既展示了人类研究的挫折和可能性，也展示了我们按照自己的想法塑造周围世界的不懈努力。几个世纪以来，人们一直在观察无意中产生的石墨烯样品，并对其进行理论研究，但直到 20 世纪末，石墨烯作为一种可预测的人造材料仍然难以捉摸。

现在，由于石墨烯的开发工作获得了诺贝尔奖，21 世纪似乎即将进入石墨烯时代。虽然在将石墨烯融入现有技术方面仍存在障碍，但科学家们相信，通过不断研究，这些障碍是可以克服的。

以下是最有希望利用石墨烯革新设计的科学和工业领域：

计算机技术

石墨烯既轻又坚固–事实上，它是目前科学界已知的最坚固、最薄的材料。石墨烯还是热和电的绝佳导体。这使得石墨烯成为替代硅作为制造计算机芯片材料的理想候选材料。

那么，有什么问题呢？现有的制造石墨烯的方法–基本上是每次去除一层石墨，直到只剩下一层为止–既不高效，也不符合成本效益。虽然化学气相沉积等其他制造石墨烯的方法有望克服这一障碍，但由于化学气相沉积石墨烯涉及更实用的工艺，因此这种材料仍难以取代硅。原因很简单：与硅不同，石墨烯缺乏带隙，无法实现电流的开关。不过，研究人员相信，他们将在短短几年内克服这一障碍。

光学显示

除了前面提到的神奇特性外，石墨烯几乎是完全透明的。因此，石墨烯在液晶触摸屏方面具有巨大的应用潜力。与目前用于触摸屏显示的材料不同，基于石墨烯的屏幕具有弯曲的潜力，这使得这种半金属材料成为可折叠手机原型的重要组成部分。

过滤系统

石墨烯的另一个惊人特性是，尽管它能抵御大多数其他液体和气体，却能让水通过。这使得石墨烯有可能在许多工业流程和系统中充当过滤器。由于石墨烯作为过滤器的复杂性相对较低，这仍然是利用这种半金属材料的最有前途和最实用的方法之一。

电力存储

正如你可能已经知道的，电池技术在过去 20 年左右的时间里并没有取得多大进步。虽然计算机的体积越来越小、速度越来越快、功能越来越多，但我们为这些设备供电的手段却没有多大进步。下一个价值数十亿美元的科技热潮无疑将来自新型改良电池的开发。参与石墨烯开发的人员认为，这种材料将在这一不可避免的突破中发挥重要作用；通过使用石墨烯作为阳极，科学家们已经能够设计出更大的存储容量。这种注入石墨烯的电池技术被认为有望用于电动汽车以及我们的智能手机、平板电脑和其他设备。

虽然石墨烯已被科学家和研究人员关注了几个世纪，但直到最近才被证明是一种可靠的可制造材料。此外，制造石墨烯的实用方法也是最近几年才开发出来的。有鉴于此，我们对石墨烯时代仅仅停留在开创性阶段也就不足为奇了。可以肯定地说，随着 21 世纪的到来，石墨烯将发挥越来越重要的作用。