大家都知道，石墨烯墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。而且作為目前發現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。下面，小編特意為大家整理了2015年上半年使用石墨烯這種“神奇材料”轉化成的科技成果，讓我們一切看看“神奇材料”到底神奇在什么地方?

　　①科學家成功使用石墨烯3D打印出指定結構

　　來自倫敦帝國學院材料系的一個研究團隊，由多名教授組成，并聯合來自Warwick大學、Bath大學和deSantiagode  Compostela大學的團隊，找到了一種3D打印石墨烯的方法。

　　他們開發的這種技術主要基于FDM 3D打印。這里需要說明的是，要制造石墨烯對象需要精準地復制出石墨烯六邊形圖案。為了做到這一點，倫敦帝國學院的團隊開發出了一種“FDM線材”，這種線材含有混合了響應型聚合物(可誘導觸發某種行為的聚合物)的石墨烯薄片。在這種情況下，石墨烯薄片的化學屬性發生了一定的變化，使其具有了適當的粘彈性，并能與上下層石墨烯薄片結合在一起。

　　最初，研究團隊的目標是3D打印完整的石墨烯結構，而非復合材料。這在一個水基體系里似乎是能夠實現的。但該項研究的負責人EstherGarcía-Tu onBlanca解釋說，這實際上是不可能的。“石墨烯是非常疏水的，因此不可能直接配制到水基油墨中。研究人員因此使用了一種經過化學改性的石墨烯——也被稱為石墨烯氧化物(GO)——來代替。GO可在水中進行處理，并建立所需的結構。”

　　②科研人員利用石墨烯使得電子皮膚研究取得系列進展

　　科院物理所科研人員最近在石墨烯電子皮膚研究中取得系列進展，相關成果發表于《美國化學會·納米》等雜志。

　　完美石墨烯是半金屬或者說是零帶隙半導體，在面內具有極高的機械強度。這使其應用于應力傳感器件時主要面臨兩方面困難：一是應力測量范圍不大;二是測量精度不夠高。

　　為此，中科院物理所博士生趙靜等在導師時東霞、張廣宇的指導下，提出了一種石墨烯波紋結構應力傳感器，使應力測量范圍超過30%;設計了一種基于隧穿效應的納米石墨烯薄膜應力傳感器，使靈敏因子提高到500以上。

　　據了解，所生長的石墨烯不但具有納米尺寸，而且具備準連續的特點。這種準連續的納米石墨烯薄膜還可轉移到柔性襯底上，制作柔性、透明的高靈敏度應力傳感器，進而應用于人造電子皮膚等領域。同時，這種柔性的應力傳感器具有良好的穩定性，在經過大于萬次的壓力測試后，其初始電阻沒有明顯變化。此外，這種石墨烯電子皮膚由于厚度小，可被黏在手指上檢測關節活動。

　　③石墨烯基電容器首次應用電動自行車

　　“原來充電需要10個小時的電動自行車，現在僅需要3~5分鐘就可以充滿電。”近日，依托中國科學院青島生物能源與過程研究所建設的青島儲能產業技術研究院采用石墨烯基復合電極材料路線，開發出容量可控的鋰離子電容器器件。以石墨烯基復合材料制備而成的鋰離子電容器首次在電動自行車示范應用。

　　“城際軌道1~2千米內，新型電容器可滿足近距離運行，在乘客上下車的時候實現快速充電。”青島儲能產業技術研究院副研究員韓鵬獻告訴記者，在啟動時，可以瞬間加速，在制動時，可以將能量加以回收儲存。大功率快速充放電是新型電容器的優勢之一。

　　據韓鵬獻介紹，鋰離子電容器作為經濟型環保電動車電源，在需要大功率充放電場合，如高速鐵路、城際軌道交通中的啟動電源、制動能量回收系統領域;在惡劣條件下，如極端寒冷條件時，作為電動汽車、坦克車、軍用運輸車的冷啟動電源，可以發揮出鉛酸電池及鋰離子電池無法與其比擬的快速充放電優勢;在特殊場合下，可作為快速能量補給裝置，突顯其獨特作用。

　　④南理工用石墨烯砍掉LED燈高成本

　　南京理工大學近日發布，該校取得新型二維半導體研究進展，有望制造出新型材料，大大降低LED燈生產成本。市面上能買到的LED燈，售價高于普通燈數十倍，使LED燈無法走入百姓家。南理工納米光電材料研究所曾海波所長介紹，取材普遍、成本低廉的石墨烯等新材料非常適合用于制造包括LED在內的信息、能源器件。然而，這些材料的金屬、半金屬屬性成了其致命缺點。如何改變這些材料的屬性成了材料學界難以攻克的瓶頸。

　　“制造LED只是這種新材料應用的一個方面，”曾海波介紹，該材料還可以取代硅，應用到計算機、手機芯片的制造上，“一旦應用，谷歌眼鏡、智能健康手環等可穿戴電子設備不僅性能會突飛猛進，而且會更輕薄小巧，價格更親民。”

　　⑤石墨烯墨水打印出射頻天線

　　研究人員發現了一個不需黏合劑就可增加石墨烯墨水導電性的方法。他們首先進行打印，然后干燥墨水，接下來用滾筒壓制，就像用壓路機反復碾壓新鋪的路面那樣。

　　實驗結果顯示，壓縮墨水的導電率提高了50倍，石墨烯層壓板也比以往摻了黏合劑的石墨烯墨水導電快兩倍。研究人員稱：“高導電性讓無線射頻輻射更有效率，這是試驗中最令人興奮的方面。”在紙和塑料等廉價靈活的材料上印刷電子技術，意味著rfid標簽等無線技術更加無處不在，從一頭牛到一個汽車零件，隨處都可應用。

　　目前，大多數商用rfid標簽由金屬鋁和銅組成，材料昂貴、制作過程復雜，而基于石墨烯的rfid標簽能夠大幅度降低材料成本。該研究團隊已經開始計劃開發石墨烯rfid標簽，以及傳感器和可穿戴電子產品了。

　　⑥科學家欲用石墨烯打造“人造肌肉”

　　在最近發表在《ACS Nano》雜志的一篇論文中，來自KAIST的研究團隊采用一種性價比很高的石墨烯材料——疏水性激光蝕刻低氧化石墨烯紙(HLrGOP)來解決這個問題。而這種材料最近被用于超級電容(supercapacitors)的制作。通過降低相關的石墨氧化物成分，能夠獲得較為純凈的石墨烯，這種高純的石墨烯材料也被用于3D全息顯示方面。

　　盡管如此，在人造肌肉應用中，主要開始考慮利用材料的疏水性。這種疏水性的石墨烯電極表面十分光滑，內部也比較硬，這就能防止電極產生裂紋，內部也有利于離子的傳輸。

　　在實驗中，采用這種材料的人工肌肉具有更好的耐用性，損壞也更慢。實驗結果令人鼓舞，不過他們稱相關的改進工作還有很多。在韓科院設計的一個仿生機器人中，他們將使用這種新的人工肌肉。計劃這個機器人將是一部能夠在水中行走的水馬(waterstrider)或者是相關水黽科的昆蟲。

　　⑦石墨烯燈絲打造最薄燈泡

　　日前，一個由美國哥倫比亞大學、韓國首爾國立大學和韓國標準科學研究院研究人員組成的國際團隊首次展示了用只有一個碳原子厚度的石墨烯作為燈絲的芯片上可見光源：細條狀石墨烯燈絲與金屬電極相連，懸掛在基底上方，當電流通過時燈絲就會受熱發光。

　　通過測量石墨烯發出的光的光譜，研究人員發現石墨烯的溫度達到2500攝氏度以上，足以明亮發光。論文第一作者、哥倫比亞大學機械工程系博士后研究員金永德(音譯)解釋說：“原子厚度的石墨烯發出的可見光線如此強烈，無需額外放大，肉眼便能看見。”

　　石墨烯達到如此高的溫度而不熔化基板或金屬電極，是因為其具有一個有趣特性：當受熱時，石墨烯會變成熱的不良導體。這意味著高溫被局限在了中心的一個小“熱點”上。

　　該團隊還通過制成大規模化學氣相沉積(CVD)石墨烯發光器陣列，展示了這項技術的可擴展性。

　　研究團隊目前正在進一步探究這種裝置的性能，比如其開關的速度要多快才能創建光通信的比特位，同時也在開發將它們集成到柔性基板上的技術。

　　⑧新型石墨烯材料讓“光動”飛行成為可能

　　南開大學化學學院陳永勝教授和物理學院田建國教授領導的科研團隊經過研究，獲得了一種特殊的石墨烯材料，可在包括太陽光在內的各種光源照射下驅動飛行，或將讓“光動”飛行成為可能。

　　目前，幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學驅動，即通過噴射燃燒的化學物質來獲得驅動力，光直接驅動飛行是科學界和航空界多年的夢想。陳永勝教授等專家研制出的這種石墨烯材料，可以在包括太陽光在內的各種光源照射下有效驅動飛行，這是迄今為止科學界第一次用光推動一個宏觀物體并實現宏觀的驅動。通過定量測量，這種石墨烯材料在光照條件下產生的力是傳統光壓的千倍以上。500公斤的負載，如果利用基于這種石墨烯材料制備的驅動帆板，理論上獲得的驅動力至少能使其達到0。09米每秒的加速度。

　　⑨石墨烯應用可作為太空動力來源

　　中國在石墨烯應用領域探索中獲得重大發現：石墨烯在光作用下的運動現象，這一發現可作為新的太空動力來源，作為一種新的發電裝置都成為了可能。經過反復實驗與論證，北京碳世紀科技有限公司(以下簡稱碳世紀)展現了這項重大應用發現，并成功研制了該項裝置，充分展示了石墨烯材料的“光懸浮”現象。

　　石墨烯材料可將光能直接轉化為動能，這標志著石墨烯材料將成為一種新的動力來源，這種動力源將遠高于光壓現象所產生的動力源。可為星際探索、衛星變軌等提供無盡的動力。相關專家表示，這項重大發現是由中國人首次發現，這將為人類探索未知世界開啟又一扇大門。

　　發現這項重大應用后，碳世紀迅速啟動了該項發現的演示裝置的研制，經過了近千次的反復實驗、論證，現有的應用裝置已能夠全景展現石墨烯材料的“光懸浮”現象。

　　因在石墨烯方面的開創性試驗而獲得2010年諾貝爾物理學獎的安德烈·海姆教授在2000年曾展示了利用磁性使青蛙克服重力實現懸浮的視頻。而今天，碳世紀使用光束將石墨烯材料懸浮起來并展現在世人的面前。

　　⑩無需3D眼鏡，用石墨烯制作出3D全息顯示屏

　　自從1977年“救我，歐比王，你是我唯一的希望”的星球大戰上映以后，我們就已經開始夢想有一臺3D全息顯示屏。不過，要掌握這項技術并不容易。我們已經看過有很多嘗試做近似3D顯示屏的例子，像全方位2D可見圖像，但目前科技界仍未完全制造出真正的3D。

　　一項來自澳大利亞的大學的新成就可能是最接近3D的了，通用碳基石墨烯是其關鍵。“雖然還有工作要完成，但3D影像的前景似乎是跳出屏幕……而且無需繁瑣笨重的配件，例如3D眼鏡。”格里菲斯大學工程學院的QinLi說到，他是管理該研究的碳結構分析的人員。這款碳基顯示屏由來自格里菲斯大學以及斯維本科技大學的研究團隊開發，基于DennisGabor的全息法，而Gabor還因此法在1971年獲得諾貝爾物理獎。

　　該團隊打造了高分辨率3D全息顯示屏，視角寬達52度，其建造基礎是由折射光線的小像素組成的數字全息屏幕。

　　隨著現代科技的飛速發展，石墨烯這種材料已經開始被廣泛地應用于人類的生產生活。由于石墨烯的特殊作用，未來將會更加大放光彩。我國石墨烯研究目前處于世界領先水平，并且在一步步將石墨烯材料應用于為人類服務的偉大事業進程中。