鉛筆中含「石墨烯」Graphene 比鋼硬百倍

鉛筆中含「石墨烯」Graphene  比鋼硬百倍

華裔科學家發現 一層薄片能承受2噸壓力 未來可建超輕飛機 打造太空電梯

【本報綜合外電報導】法國拿破崙曾說：「筆比劍更有威力」，但他絕對不會想到鉛筆石墨中，竟然有著地球上強度最高的物質-石墨烯。美國哥倫比亞大學兩名華裔科學家發現，這種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，不但比鑽石還堅硬，強度更比世上最好的鋼鐵硬是高出百倍！

這種物質，不僅可用來開發紙片般的超輕型飛機材料、製造出超堅韌的防彈衣，甚至還能打造超強韌的纜線，打造科學家夢想中的「太空電梯」，讓人類搭著電梯，就能通往二萬三千英里外的太空世界。

藉透明膠帶發掘奧秘

鉛筆中的石墨，是由無數只有原子大小的「石墨烯」薄片堆疊形成。自從二○○四年石墨烯被發現以來，相關的科學研究從未間斷過，科學家也已製造出以石墨烯為材料的奈米晶體管。雖然人們對石墨烯的硬度也感到好奇，但直到科學家李成古和魏小丁研究後，才發現它擁有天下無雙的硬度。

為了解石墨烯的強度，他們首先得從石墨上弄出一些石墨烯碎屑。李成古說：「我們想的辦法就是利用透明膠帶。」藉由反覆撕、貼一塊石墨，並將沾滿石墨烯的膠帶貼到矽片，再將膠帶從矽片上撕下來，這時數千片石墨烯已完全轉移到矽片上。接著，再利用工具對樣本施壓，觀察它們能承受多大的力量。

結果顯示，在石墨烯開始斷裂前，每一百奈米的距離，可承受二點九微牛頓的壓力。按此結果推算，用石墨烯製成的薄片，至少可以承受兩噸的重量。換言之，一層石墨烯薄片，可輕易撐起一輛汽車而不斷裂。

可研發更快超級電腦

石墨烯除了如上所述，可以運用在飛機、防彈衣以及太空電梯外，半導體工業對這項新發現更是興奮不已，因為壓力正是電腦處理晶片製造過程中常見的問題，而石墨烯不但能夠承受極大的壓力，它的導電性能也很好。

藉由石墨烯晶體來製造微型處理器，將能生產的計算機將比現行的運算速度快上數倍；研究人員和工業界早將石墨烯看作是矽晶片的替代品，希望能藉此生產新的超級電腦。

隨著石墨烯的各種特性被陸續發現，相信很快就可以投入大批量低成本的工業化生產。但科學家可能仍然需要花費數十年的時間，才有辦法找到一種從石墨提煉出大量石墨烯薄膜的方法，從而可以用它們來為人類制造各種有用的物質。

《小檔案》石墨烯

石墨烯是由英國曼徹斯特大學物理與天文學院的安德烈海姆教授團隊，於四年前發現，這是第一種已知的單原子厚度材料，也是目前世界上最薄的材料。自那時起，石墨烯迅速成為物理學和材料學的熱門話題。

 許多研究指出，石墨烯可以被刻成尺寸不到單個分子大小的單電子晶體管。而晶體管的尺寸越小，其性能越好。換言之，它能讓電腦速度變得更快。

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據美國媒體25日報導，拿破崙曾經說過『筆比劍更有威力』，然而他在200多年前說這話的時候絕對不會想到，人類使用的普通鉛筆中竟然真的存在著地球上強度最高的物質。

　　美國哥倫比亞大學兩名華裔科學家最近發現，鉛筆石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，竟然比鑽石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。這種物質為『太空電梯』超韌纜線的製造打開了一扇『阿里巴巴』之門，讓科學家夢寐以求的2.3萬英里長(約合37000千米)太空電梯可能成為現實。

　　強度比鋼鐵還高100倍

　　人們熟悉的鉛筆是由石墨製成的，而石墨則是由無數只有碳原子厚度的『石墨烯』薄片壓疊形成。石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面材料，是碳的二維結構。自從2004年石墨烯被發現以來，有關的科學研究就從未間斷過。然而直到最近，美國科學家才首次證實，石墨烯的確是目前已知強度最高的材料。

　　據悉，這一發現是由美國哥倫比亞大學的兩名華裔科學家李成古和魏小丁(音譯)一起研究得出的。

　　科學家用原子尺寸的金屬和鑽石探針對石墨烯薄片進行穿刺，以測試它們的強度。讓科學家震驚的是，石墨烯可能比鑽石還堅硬，它的強度比世界上最好的鋼鐵還高100倍。

　　美國機械工程師傑弗雷‧基薩教授用一種形象的方法解釋了石墨烯的強度：如果將一張和食品保鮮膜一樣薄的石墨烯薄片覆蓋在一隻杯子上，然後試圖用一支鉛筆戳穿它，那麼需要一頭大象站在鉛筆上，才能戳穿只有保鮮膜厚度的石墨烯薄層。

　　可用來製造『太空纜線』

　　據科學家稱，地球上很容易找到石墨原料，而石墨烯堪稱是人類已知的強度最高的物質。它擁有很多發展前景，不僅可以開發製造出紙片般薄的超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣，甚至還為『太空電梯』纜線的製造打開一扇『阿里巴巴』之門。

　　美國研究人員稱，『太空電梯』的最大障礙之一，就是如何製造出一根從地面連向太空衛星、長達2.3萬英里並且足夠強韌的纜線，美國科學家證實，地球上強度最高的物質『石墨烯』完全適合用來製造太空電梯纜線。

　　據科學家稱，石墨烯還是目前已知導電性能最出色的材料，這使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產未來的超級電腦。