揭秘新材料之王，开启未来新“烯”望

科幻电影里的完美材料，名副其实的“六边形战士”

电影《阿凡达》向我们描绘了一个虚构的星球——潘多拉。强大的人类舰队跨越几个光年来到这里，不惜破坏这里的生态，为的就是得到这个星球上一种特殊的资源——Unobtainium元素。

Unobtainium翻译成中文的意思就是“难得的元素”。

Unobtainium并不是一个瞎编的词，在航空领域，人们用“难得的元素”形容性能完美的材料，比如，它要轻得像空气却坚硬得像钢铁。今天，一种全新的材料，正在接近人类梦想中的“难得的元素”，这就是石墨烯。这位来自石墨家族的“超能力者”，以其单原子层厚度和蜂窝状六边形结构，轻盈地刷新了“自然界最薄材料”的纪录。还有它颠覆性的力学、电学、热学性能，甚至能够承受弯曲和拉伸，可以说是材料界的“六边形战士”。尽管性能非常优越，但石墨烯其实还很“年轻”，从2004年首次被分离出来，到如今刚20年。

你可能在网上看到不少关于石墨烯的新闻：“石墨烯羽绒服更保暖？”“石墨烯电池能大大缩短充电时间？”“石墨烯材料能用于手机制造？”诸如此类。关于石墨烯你真正了解多少？石墨烯真有这么神奇吗？人类是怎样制造这种材料的？昨天上午，浙江省科协2024“走进新质生产力”系列科普活动，第一场就带着公众走进国家专精特新“小巨人”企业——高烯科技，以及杭州国际石墨烯博览馆，揭秘这个“新材料之王”的魅力。

胶带撕出来的诺贝尔奖

活动一开始，科普讲解员们沿着展厅给孩子们科普了关于石墨烯的“家族”和由来。比如石墨烯的“大哥”富勒烯，作为最早发现的碳纳米物质，富勒烯的发现极大地增加了已知的碳同素异形体的数量，以前碳同素异形体仅限于石墨、钻石和无定形碳，如烟灰和木炭。

石墨烯是怎么被发现的？你可能不会相信，它是用胶带撕出来的！是的，就是那种普通的透明胶带。两位英国物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，在实验室扔掉的废弃胶带上，将石墨的层状结构分离开来，获得了人类第一个二维材料：石墨烯。这个发现让他们获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

讲解员告诉大家，石墨烯和我们常见的石墨棒和铅笔芯一样，全是由碳原子组成，只不过，它只由一层碳原子在平面上构成，可以说它的特点就是薄，薄到不能再薄了。同时，石墨烯还是传导热量的高手，比最能导热的金属银还要强10倍。

打个生动的比喻，石墨烯是目前人类已知力学最强的材料，比钢铁足足强了100倍。而这种强度就像是把一张仅有保鲜膜厚度的石墨烯薄膜拉开，一头大象站在铅笔上，铅笔芯的尖角都不能戳破它的程度。

石墨烯有非常丰富的应用场景

如果说石墨是本书，那石墨烯就是其中一页页的纸。

讲解完石墨烯的基础知识，小朋友们分成几组，拿着球棍分子结构模型一起合作拼出石墨烯的结构——蜂巢六边形结构。最后再把石墨烯结构拼在一起，完成石墨的结构模型。这样的动手过程让孩子们更深刻地理解了石墨烯的结构。

在展厅中，还有不少石墨烯相关的互动小实验，比如桌上陈列着不同的棉、麻、毛、丝和石墨烯纱线、絮片、羽绒等纤维与面料，小朋友们可以直观地感受触摸。还有石墨烯发热膜和散热膜的体验，可以让孩子们真实地感受这个新材料的神奇之处，将抽象的知识转化为直观的体验。

讲解员告诉大家，石墨烯有非常丰富的应用场景，比如石墨烯气凝胶吸附海上原油的能力，石墨烯基碳纤维、散热膜可用于航空航天领域，石墨烯复合纤维可极大优化人们日常生活……“我们用石墨烯电池给手机充满电，只需要几秒钟就可以把电充满。”孩子们在阵阵惊叹中，对石墨烯这个新材料和科技革新的前景充满了好奇和憧憬。

科普小课堂

石墨烯：

名副其实的“六边形战士”

石墨烯（Graphene）是碳原子以六元环结构周期排列而成的二维纳米材料，是目前世界上最薄、强度最高的材料，具有优异的光、电、热、力学性能，在航空航天、电池电力、纤维纺织、能源转换、光电器件等领域都具有广泛的应用前景，是21世纪重要的战略前沿材料，被誉为“新材料之王”。

石墨烯的强度高达钢的200倍，甚至超越钻石10倍。这种惊人的力学性能为航空航天、建筑结构等高强度需求领域提供了全新的解决方案。

超强的导电性、导热性

石墨烯的电学性能犹如“电流高速公路”，导电速度比铜快100倍，意味着电流在其表面几乎无阻力地流动，这为高速电子器件、高效能源转换设备如太阳能电池提供了理想的基础材料。同时，石墨烯的热导率远超银，导热性能优异，使得其在散热材料和热管理系统的应用中大放异彩。

超薄超透

石墨烯非常薄，只有一层碳原子，而且透明度达到97%。这使得石墨烯在制造透明材料和电子器件方面有特殊的优势。

出色的吸附和过滤能力

石墨烯独特的二维结构赋予其超大的比表面积和高度的孔隙率，能够有效吸附并过滤污染物，应用于水处理、空气净化等领域，有望解决诸多环境问题。

“走进新质生产力” 系列科普活动

随着科技日新月异的发展，新质生产力正以前所未有的速度重塑我们的世界。浙江省科学技术协会积极响应时代呼唤，倾力打造“走进新质生产力”系列科普活动，旨在深耕青少年科普教育，依托浙江省独特的“315”科技创新体系与前瞻性的“9+6”未来产业布局，引领公众步入科技前沿，感知科技魅力，提升全民科学素质，共绘创新发展蓝图。

2024浙江省科学技术协会“走进新质生产力”系列科普活动，以丰富多元的场景式、体验式、沉浸式科普形式，搭建起公众与前沿科技之间的桥梁，旨在激发科学兴趣、培养创新精神，为浙江省乃至全国的科技创新氛围营造、科技人才储备和高新技术产业发展奠定坚实的公众基础和社会共识。

首期活动带领公众走进杭州国际石墨烯博览馆，揭开“新材料之王”的神秘面纱。随后，一系列精彩纷呈的科普之旅将陆续展开，带您深入探访清华长三院、湘湖实验室等科研重地，共同探索合成生物、基因编辑、脑科学与人工智能、氢能储能、空天信息、地空一体、元宇宙、深地深海等五大未来产业的创新脉络。