古今談：新材料石墨烯受各國重視

范 舉

現在，全世界都在競逐一種新的材料--石墨烯。這是一種全世界最薄的、最輕的、同是最堅硬的材料，幾乎是透明的，電阻極低，比銅和白銀更加低，電子在其傳導的過程中，跑得很快，因此可以製造速度更加快的電子元件和芯片，讓電腦運行高速化。由於它是透明的，極為適合製造透明觸控熒幕、光板、甚至是太陽能電池。科學家希望能夠發展出一種快速與便宜的快速電子DNA定序科技，石墨烯是一種具有這潛能的材料，生物工程的科學家想要用石墨烯製成一個尺寸大約為DNA寬度的納米洞，讓DNA分子游過這納米洞。由於DNA的四個鹼基（A、C、G、T）會對於石墨烯的電導率有不同的影響，只要測量DNA分子通過時產生的微小電壓差異，就可以知道到底是哪一個鹼基正在游過納米洞。這樣，就可以達成定序的檢測，有了這項技術，人類就可以更快地研製出治療癌症、各種遺傳病、心血管病、老人癡呆症的基因工程藥物。

石墨烯的導熱性能優於碳納米管。普通碳納米管的導熱系數可達3500W/mK，各種金屬中導熱系數相對較高的有銀、銅、金、鋁，而單層石墨烯的導熱系數可達5300W/mK。優異的導熱性能使得石墨烯有望作為未來超大規模納米集成電路的散熱材料，並且使得超級大型電腦的體積更小，運作更加穩定。

石墨烯還可以利用在數碼相機上，他的感覺能力比起傳統CMOS或CCD要好上一千倍，損耗的能源也僅需原本的十分之一。這個技術如果一旦被採用，在黑夜裏進行攝影，根本不用閃光燈。如果用在軍事科技上，就可以做出最先進的夜視武器，在晚上可以把對方的陣地和兵力的部署，看得一清二楚。

石墨烯可以用在新型電池的領域，其功率將會比較鋰電池強二百倍，如果取得突破，電動汽車的功率就會大大加強，推動汽車可以每日跑一千公里以上，也不會出現汽車電池在行使中途沒有電能的尷尬場面。

石墨烯由於重量很輕，強度超過了鋼鐵，一旦運用在民航飛機上，將會大大減輕飛機的重量，提高飛機的安全，大大節省能源。自從二零一零年在曼徹斯特大學首次開發出來，石墨烯已經被認定將成為一種神奇的現代材料。石墨烯旗艦聯盟成立，它集合了來自十七個歐洲國家的七十四家組織機構，承諾未來十年將投資一億歐元用於該材料及其應用的深入研究。中國的科學家正在全力研究，石墨烯怎樣可以在規模生產方面，取得突破。