為什麼石墨烯是一種超材料？
按重量計算，石墨烯的強度是鋼的200 倍。它比紙輕 1，000 倍。
它是98% 透明的。在室溫下，它的導電性比任何其他已知材料都要好。
它可以將任何波長的光轉換為電流。
而且，值得一提的是，石墨烯是由碳製成的，碳是宇宙中第四豐富的元素，所以資源非常豐富
石墨烯從其結構中獲得超能力。如果你能放大到最近，你會看到一片石墨烯看起來像一個原子級的蜂窩。單個碳原子以類似於鐵絲網的六邊形圖案排列。石墨烯片中的每個碳原子都與其他三個碳元素共同連線，這使石墨烯具有令人難以置信的強度。
為什麼石墨烯的導電性這麼好？同樣，由於這些碳原子的鍵合方式。每個碳原子的外殼都有四個電子，但其中只有三個電子與其相鄰的三個碳原子共享。剩下的電子被稱為pi 電子，它可以在三維空間中自由移動，這使得它可以幾乎沒有阻力地在石墨烯片上傳輸電荷。事實上，在任何已知物質中，石墨烯是室溫下導電速度最快的導體。
石墨烯將如何改變生活？
奈米技術教授兼劍橋石墨烯中心主任安德里亞·法拉利說，超導電性還有幾十年的時間，但革命性的基於石墨烯的產品將更快地推向市場。
“到 2024 年，市場上將出現各種各樣的石墨烯產品，”法拉利說，“包括電池、光子學、夜視相機等等。”
多年來，消費者一直期待石墨烯的電池。我們所有小電子裝置中的鋰離子電池充電速度都相對較慢，很快就會流失電量並在一定次數的迴圈後燒壞。這是因為為鋰離子電池供電的電化學過程會產生大量熱量。
但由於石墨烯是世界上最高效的電導體，因此在充電或放電時產生的熱量要少得多。基於石墨烯的電池有望實現比鋰離子電池快 5 倍的充電速度、3 倍的電池壽命和 5 倍的更換週期。
三星等電子公司正在積極開發用於智慧手機和其他小電器的石墨烯電池，但最早上市時間是2021 年。至於電動汽車中的石墨烯電池——這可能會大大增加它們的行駛半徑——這還需要幾年的時間。整個行業都建立在鋰離子技術之上，不會一夜之間改變。
“電池行業非常保守，” Graphanea 的執行長耶穌德拉富恩特說，該公司為學術研究人員和研發部門製造和銷售純石墨烯的晶片。“它可能每五到十年改變幾次電池的成分，這使得在這個行業推出新產品非常困難。
石墨烯的其他用途
雖然石墨烯電池可能最先上市，但研究人員正忙於為這種神奇材料開發其他用途。
生物感測器是一個大的創新。想象一個非常薄且靈活的晶片，它可以注入血液中監測胰島素水平或血壓等實時健康資料。或者一個石墨烯介面，它來回向大腦傳送訊號，以檢測即將到來的癲癇發作，甚至能預防它。薄的、可拉伸的感測器也可以佩戴在面板上或編織到衣服的織物中。
光子學是另一個已經結合石墨烯的領域。透過將石墨烯整合到光敏晶片中，相機和其他感測器可以大大提高對可見和不可見光譜中最微弱光波的靈敏度。這不僅會提高相機和望遠鏡的影象質量，還會提高醫學影象的質量。
過濾是石墨烯的另一個有前景的應用。用石墨烯聚合物製成的簡單水淨化過濾器可以與飲用水中的有機和無機汙染物結合。Graphene Flagship 的研究人員還開發了基於石墨烯二極體的脫鹽技術，可以從海水中去除 60% 以上的鹽分，用於農業和其他用途。
