 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，而且非常灵活。 自从2004年研究人员首次将其分离出来，涉及石墨烯的专利清单每年都呈指数级增长。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。 我们汇总了一些在不久的将来，值得期待的几项意义深远的石墨烯发明。 1. 空气中获取燃料曼彻斯特大学的安德烈·海姆（Andre Geim）及其同事曾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中提取的氢提供动力的移动发电机。Geim的研究小组发现，尽管石墨烯即使对最小的原子也是不可渗透的，但它可以用来筛选被剥离电子的氢原子。  石墨烯质子传导膜示意图
2. 防止蚊子叮咬与燃料电池相同的不渗透性提高了石墨烯的其他潜在用途，包括将蚊子拒之门外。在这个应用中，研究人员发现了两种途径来阻止这些致命的昆虫。 布朗大学（Brown University）的研究人员发现，多层石墨烯可以阻止蚊子感知皮肤或汗液相关化学物质的能力，这为处理蚊子提供了一种不寻常的非化学方法。最重要的是，这些层提供了一个蚊子根本无法咬穿的物理屏障。  石墨烯织物面料细节 研究人员表示，有了石墨烯，蚊子甚至都不会落在皮肤上。科学家原本以为石墨烯只是一种物理屏障，通过抗刺穿作用，阻止蚊子叮咬，但当看到这些实验时，发现它也是一种化学屏障，可以阻止蚊子感知到有人在那里。 下一步是创造一种石墨烯屏障，这种屏障在潮湿的时候和干燥的时候一样有效，因为蚊子可以在织物潮湿时让它们的纤维束或进食装置穿过织物。 3.更多的饮用水石墨烯甚至可以帮助解决世界水危机。由石墨烯制成的膜既可以让水通过，但又足以过滤掉盐。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，这种材料的透水率比传统的反渗透膜高几个数量级，纳米多孔石墨烯可能在水净化方面发挥有价值的作用。 事实上，有一种类型的石墨烯已经被证明在水过滤方面非常有效，它使悉尼港的水样在通过过滤器一次后就可以安全饮用。澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究人员使用了一种名为“GrapHair”的石墨烯形式，使海水经过单一处理后可以饮用。  石墨烯淡化海水成本低，可直接饮用 CSIRO的科学家表示，这项技术只需一步，就可以制造出干净的饮用水，无论它有多脏。我们需要的只是热量、石墨烯、膜过滤器和一个小水泵。我们希望可以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&Engineering C）上的另外一项研究，将这一概念又向前推进了一步，使得氯化的需求变得过时。来自俄罗斯国立科技大学（MISIS）和其他科学家的研究表明，将氧化石墨烯注入含有大肠杆菌的溶液中，石墨烯通过形成薄片“捕获”细菌。一旦从溶液中捞出薄片，水就可以饮用，石墨烯甚至可以重复使用。 4. 电子产品请忘记硅谷吧！未来可能就在石墨烯谷（Graphene Valley）。今天，我们的电子设备依赖硅作为关键元件，但硅制成的晶体管正在接近它们可以发挥作用的最小尺寸，这意味着我们设备的速度很快就会触底。然而，石墨烯的超薄性质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。  石墨烯材料触控屏 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特性。它可以在两种极端情况下调节：作为绝缘体或超导体。换句话说，同样的材料既可以阻挡电子的流动，也可以无阻力地传导电流。 麻省理工学院物理学家表示，我们现在可以将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”的视力经典科幻动作电影《铁血战士》中，外星刺客有能力通过热红外线看到世界。现在，多亏了石墨烯，你或许能够拥有“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，佩戴者可以感知整个红外光谱 —— 外加可见光和紫外线。  石墨烯隐形眼镜 专家们表示，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，它会扩展你的视野，它为你提供了另一种与环境互动的方式。 6.更好的避孕套石墨烯甚至可能有能力改善你的性生活。石墨烯制成的避孕套可以更为超薄，这意味着能够获得更多的感觉。而且，它们也是超级坚固的，这意味着它们不太可能破裂，这是对任何避孕套的真正考验。  石墨烯材料避孕套薄如蝉翼
7. 一个不会生锈的世界因为石墨烯几乎是不可渗透的，有一天，石墨烯涂料可以用来消除腐蚀和生锈。研究人员甚至表示，用石墨烯涂料覆盖的玻璃器皿或铜板可以用作强腐蚀性酸的容器。  喷涂石墨烯防腐涂料
8. 发光壁纸由于新型石墨烯电极技术的发展，发光的墙壁可能很快取代灯泡，还可以使显示器比现在更薄。这种发光的“墙纸”提供了比电灯泡更舒适、更可调节的房间光线，而且更为节能。想想一下，没有什么东西比发光的“电子争霸战”般的墙壁更具有未来感。  测试中的石墨烯发光壁纸 专家们表示，用石墨烯代替传统的金属电极，未来的元件将更容易回收，因此对环境更有吸引力。 9. 仿生人类如果，你觉得自己已经与科技过度融合，那你就太缺乏想象力了。石墨烯研究正引领着电子与生物系统集成的实验。基本上，很快就可以植入石墨烯装置来读取神经系统或与细胞对话。 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达到最佳健康状态。这项技术也可以帮助狂热的健身爱好者跟踪和监控他们的锻炼计划。 10. 更好、更安全的染发剂这项技术虽然不会像其他一些应用那样改变世界，但石墨烯作为一种更安全的有毒染发剂替代品，同样显示出了希望。在2018年的一项研究中，美国西北大学（Northwestern University）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。除此之外，它还能增强头发的抗菌、抗静电和散热性能。  这张照片显示了一种基于石墨烯的颜料染色之前(左)和之后(右)的金色头发 研究人员将石墨烯-氧化物凝胶喷在人的头发上，然后让它干燥10分钟。这缕头发就被涂上一层只有2微米厚的石墨烯薄膜，据报道，即使洗30次，石墨烯薄膜也不会脱落。这项研究专家称，这种抗静电性能可以带来更多的审美上的好处，而且这种涂层也不会对你的头发或健康造成伤害。 11. 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于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用的材料。与凯夫拉尔相比，石墨烯更轻，因此对磨损的限制更小。这一突破可以帮助我们的士兵和执法人员在受到射击时保持更安全。石墨烯的薄层性质甚至可能导致其他防弹表面的发展，比如窗户等。  石墨烯防弹材料 你认为石墨烯材料会为我们的生活带来怎样的改变？请在评论中与我们分享。 |
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