石墨烯的结构是由碳原子组成的原子尺度的蜂窝状晶格

石墨烯可能是世界上最有用的材料之一。虽然它只有一个碳原子那么厚，但它比钢强很多倍，而且非常柔韧。

自从研究人员在2004年首次分离石墨烯以来，与石墨烯相关的专利列表每年都在指数级增长。估计用不了多久，这种超级材料就会引发一场可能真正改变世界的技术革命。

我们总结了一些近期值得期待的影响深远的石墨烯发明。

1.空气体获取燃料

曼彻斯特大学的安德烈·海姆和他的同事因分离石墨烯而获得诺贝尔奖。他们的研究表明，石墨烯可以用来制造由从空气体中提取的氢气驱动的移动发电机。Geim的研究小组发现，尽管石墨烯即使是最小的原子也无法渗透，但它可以用来屏蔽带有剥离电子的氢原子。

石墨烯质子传导膜示意图

这意味着石墨烯薄膜可以用来大大提高质子传导膜的效率，这是燃料电池技术的重要组成部分。科学家们假设未来的汽车只能由环境中的微量氢空气体提供动力。安德烈海姆说:“本质上，你从大气中获取燃料，并从中获取电能。”

2.防止蚊虫叮咬

与燃料电池相同的不渗透性增强了石墨烯的其他潜在用途，包括阻挡蚊子。在这项应用中，研究人员发现了两种阻止这些致命昆虫的方法。

布朗大学的研究人员发现，多层石墨烯可以防止蚊子感应到与皮肤或汗水相关的化学物质，这为对付蚊子提供了一种不寻常的非化学方法。最重要的是，这些层提供了蚊子咬不透的物理屏障。

石墨烯织物细节

研究人员说，有了石墨烯，蚊子甚至不会落在皮肤上。科学家们原本以为石墨烯只是通过防刺穿作用来防止蚊子叮咬的物理屏障，但当他们看到这些实验时，他们发现石墨烯也是防止蚊子感知那里有人的化学屏障。

下一步是创建石墨烯屏障，这种屏障在潮湿时和干燥时一样有效，因为蚊子可以在织物潮湿时让它们的纤维束或喂食装置穿过织物。

3.多喝水

石墨烯甚至可以帮助解决世界水危机。石墨烯制成的薄膜不仅可以让水通过，还可以过滤盐。换句话说，石墨烯可以彻底改变海水淡化技术。麻省理工学院的研究人员发现，这种材料的透水性比传统的反渗透膜高几个数量级，纳米多孔石墨烯可能在净水中发挥有价值的作用。

事实上，一种石墨烯已经被证明在水过滤方面非常有效，这使得悉尼港的水样在通过一次过滤器后可以安全饮用。澳大利亚CSIRO的研究人员使用一种叫做“石墨空气”的石墨烯形式，使海水经过单一处理后可以饮用。

石墨烯海水淡化成本低，可以直接饮用

CSIRO的科学家说，这项技术可以一步生产出干净的饮用水，不管它有多脏。我们需要的只是热量，石墨烯，薄膜过滤器和一个小水泵。我们希望在发展中国家开始实地试验。

2019年发表在《材料科学与工程C》(Material Science & amp；one research on Engineering C)上，将概念向前推进了一步，使得对氯化的需求过时。俄罗斯国立科技大学(MISIS)等科学家的研究表明，将氧化石墨烯注入到含有大肠杆菌的溶液中，石墨烯通过形成薄片来“捕获”细菌。一旦薄片从溶液中捞出，水就可以喝了，石墨烯甚至可以重复使用。

4.电子产品

请忘记硅谷！未来可能在石墨烯谷。今天，我们的电子设备依赖于硅作为关键组件，但是由硅制成的晶体管正在接近它们可以工作的最小尺寸，这意味着我们设备的速度将很快见底。然而，石墨烯的超薄特性可能是这个问题的答案。也许用不了多久，石墨烯就会取代我们电子设备中的硅，使它们比以往任何时候都更快。
石墨烯还将使制造超薄灵活的触摸屏成为可能，这种触摸屏几乎是牢不可破的。你再也不用担心智能手机坏了。

石墨烯触摸屏

2018年，麻省理工学院(MIT)和哈佛大学的研究人员发现石墨烯具有更惊人的电子性质。它可以在两种极端情况下调整:作为绝缘体或超导体。换句话说，同样的材料不仅可以阻挡电子流，还可以无电阻传导电流。

麻省理工学院的物理学家说，我们现在可以使用石墨烯作为研究非常规超导性的新平台。人们可以想象用石墨烯制造超导晶体管，你可以打开和关闭它，从超导到绝缘。这为量子器件打开了许多可能性。

5.捕食者的视觉

在经典科幻动作片《铁血战士》中，外星刺客拥有通过热红外线看世界的能力。现在，多亏了石墨烯，你也许可以拥有捕食者的视觉。密歇根大学的研究人员开发了一种石墨烯隐形眼镜，可以让佩戴者感知整个红外光谱以及可见光和紫外光。

石墨烯隐形眼镜

专家说，如果我们把它与隐形眼镜或其他可穿戴电子设备结合起来，它将开阔你的视野，为你提供另一种与环境互动的方式。

6.一个不会生锈的世界

因为石墨烯几乎不渗透，总有一天，石墨烯涂层可以用来消除腐蚀和生锈。研究人员甚至说，覆盖有石墨烯涂层的玻璃器皿或铜板可以用作强腐蚀性酸的容器。

喷涂石墨烯防腐涂层

开发这项技术的研究人员表示，石墨烯涂层很可能成为一种真正革命性的产品，适用于任何类型的行业，包括空气体、天气因素或腐蚀性化学品的保护。这些行业包括医疗、电子和核工业，甚至造船业。

7.夜光壁纸

随着新的石墨烯电极技术的发展，发光墙可能很快会取代灯泡，使显示器比现在更薄。这种发光的“壁纸”提供了比电灯泡更舒适、更可调的室内光线，更节能。想想看，没有什么比发光的“电子战墙”更有未来感了。

测试中的石墨烯发光壁纸

专家表示，使用石墨烯代替传统的金属电极将使未来的组件更容易回收，因此对环境更有吸引力。

8.仿生人类

如果你觉得自己已经过度融入技术，那你就太缺乏想象力了。石墨烯研究正在引领电子和生物系统集成的实验。基本上，石墨烯设备可以很快被植入，以读取神经系统或与细胞交谈。

这项技术可能会导致医学上的突破，帮助医生监控你的身体，甚至调整你的生物系统，以实现最佳健康。这项技术还可以帮助爱好者跟踪和监控他们的锻炼计划。

9.更好更安全的染发剂

虽然这项技术不会像其他应用一样改变世界，但石墨烯作为有毒染发剂的更安全的替代品，也显示了希望。在2018年的一项研究中，西北大学的研究人员报告称，石墨烯不仅可以媲美永久性染发剂的性能，而且不需要添加任何有机溶剂或有毒分子成分。此外，它还能增强头发的抗菌、抗静电和散热性能。

这张照片显示了用石墨烯基颜料染色前(左)和染色后(右)的金色头发

研究人员将氧化石墨烯凝胶喷在人的头发上，让它干燥10分钟。这根头发涂有一层只有2微米厚的石墨烯薄膜。据悉，即使洗涤30次，石墨烯薄膜也不会脱落。研究专家说，这种抗静电性能带来更多的审美好处，而且这种涂层不会伤害你的头发或健康。

10.防弹装甲

考虑到石墨烯的厚度和强度，它似乎不可避免地被用来制造和改进防弹背心。果然，研究人员发现石墨烯片吸收的冲击力是凯夫拉尔材料的两倍。凯夫拉尔是防弹背心中常见的材料。与凯夫拉尔相比，石墨烯更轻，因此对磨损的限制更少。这一突破可以帮助我们的士兵和执法人员在被枪击时保持安全。石墨烯的薄层性质甚至可能导致其他防弹表面的发展，如窗户。

石墨烯防弹材料

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