2004 年的今天,安德烈-盖姆(Andre Geim)爵士教授和科斯佳-诺沃肖洛夫(Kostya Novoselov)爵士教授首次分离出石墨烯这种获得诺贝尔奖的 “神奇材料”。
虽然科学家们知道存在一原子厚的二维晶体石墨烯,但直到盖姆教授和诺沃肖洛夫教授 2004 年在曼彻斯特进行开创性工作之前,还没有人想出如何从石墨中提取石墨烯。
盖姆和诺沃肖洛夫经常举办 “周五晚间实验”,他们会在实验中发挥与平时研究没有必然联系的想法和实验。正是通过这些实验,两人利用胶带剥离石墨薄片,首次分离出石墨烯,开创了材料科学的新纪元。
他们的开创性论文 “Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films”被引用了 40,000 多次,成为有史以来被引用次数最多的科学论文之一。
安德烈和科斯蒂亚所取得的成就是一项重大突破,不仅为两人赢得了 2010 年的诺贝尔奖,还将彻底改变科学界。
石墨烯可对大量产品、工艺和行业产生重大影响,所有这些都源于其非凡的特性。没有任何一种材料能像石墨烯一样拥有如此广泛的超级特性:
- 它的强度是钢的数倍,但重量却非常轻,而且非常灵活
- 它不仅导电、导热,而且透明
- 它是世界上第一种二维材料,比一根头发的直径还要细一百万倍。
石墨烯的应用领域无穷无尽:交通、医药、电子、能源、国防、海水淡化等领域都在因石墨烯研究而发生变革。
在生物医学技术领域,石墨烯的独特性能带来了突破性的生物医学应用,例如靶向给药和 DIY 健康测试套件。在运动领域,石墨烯增强跑鞋比标准跑步训练鞋具有更强的抓地力和耐久性,能量回报率也高出 25%,世界上第一辆石墨烯汽车也是如此。
成千上万的人正在努力了解它的工作原理。如果石墨烯再获得一两个诺贝尔奖,我也不会感到惊讶,因为有这么多人相信这一领域的研究。
安德烈-盖姆爵士教授
安德烈-盖姆爵士(Sir Andre Geim)教授在曼彻斯特大学主办的 “2024 年泰晤士高等教育世界学术峰会 “上发言时说:”如果你有一辆电动汽车,石墨烯就在那里。如果你在谈论柔性、透明和可穿戴的电子产品,类石墨烯材料很有可能出现在那里。石墨烯还可用于锂离子电池,因为它能将这些电池的性能提高 1%或 2%。”
围绕石墨烯材料的兴奋、兴趣和雄心创造了 “石墨烯经济”,应对气候变化的挑战和全球经济实现零碳的目标日益推动着这种经济的发展。
曼彻斯特大学是这一经济的核心,该校以石墨烯为核心,建立了一个示范性研究和创新社区。国家石墨烯研究所(National Graphene Institute)使学术界及其工业合作伙伴能够共同研究石墨烯和其他二维材料的新应用,而石墨烯工程创新中心(Graphene Engineering Innovation Centre)则加速了实验室市场的开发,为 50 多家衍生企业和众多新技术提供了支持。
曼彻斯特石墨烯研究院首席执行官詹姆斯-贝克(James Baker)教授说:”在石墨烯首次被发现 20 周年之际,我们看到石墨烯产品和应用的商业化正进入一个真正的’临界点’,许多产品已进入市场或即将进入市场。我们还见证了一个全新的企业生态系统开始扩大其产品和应用的规模,其中许多企业都位于曼彻斯特。
在石墨烯首次被发现 20 周年之际,我们看到产品和应用的商业化正进入一个真正的 “临界点”,许多产品已进入市场或即将进入市场。
詹姆斯-贝克教授,曼彻斯特石墨烯研究院首席执行官
未来 20 年呢?
曼彻斯特大学将继续站在最前沿,探索石墨烯的无限可能性。
目前,在欧盟委员会石墨烯旗舰项目的资助下,与 INBRAIN Neuroelectronics 公司合作的研究人员正在开发石墨烯脑部植入物,这种植入物可用于癌症等疾病的精确手术。
研究人员还基于一种名为六方氮化硼(h-BN)的二维材料开发出了可穿戴传感器,这种传感器有可能改变呼吸健康的监测方式。
在可持续发展方面,Qian Yang博士正在使用石墨烯制成的纳米毛细管,这种毛细管可以开发出一种全新的可再生能源,即利用雨滴的能量。石墨烯还被用于加固混凝土,以减少水泥的使用–水泥是造成全球二氧化碳排放的主要原因之一。
新任命的英国皇家工程院研究主席拉胡尔-奈尔(Rahul Nair)教授正在研究可用作滤水器的石墨烯基膜,这将改变人们获取清洁饮用水的方式。
安德烈-盖姆(Andre Geim)爵士教授在世界学术峰会上发言说:”成千上万的人都在试图了解石墨烯的工作原理。鉴于有如此多的人相信这一研究领域,如果石墨烯再获得一两个诺贝尔奖,我也不会感到惊讶”。
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