石墨烯經(jīng)常出現(xiàn)在各種最前沿的科技產(chǎn)品上，也經(jīng)常在一些科技文章上被提及，它被認為是21世紀最有潛力的科技材料。但是如果告訴你，它的成分和日常使用的鉛筆主要成分一樣，你是不是一定不敢相信。

鉛筆的主要成分就是石墨，之所以被稱為鉛筆是因為石墨又被稱為黑鉛，那么石墨烯與石墨有什么區(qū)別呢？答案是沒有區(qū)別，他們都是主要由碳原子組成的物質，碳元素也是地球上組成各種物質最常見的元素，這么說來石墨烯并沒有什么神奇之處，那么它的強度能夠是鋼鐵的200倍，重量卻能比紙還輕薄，是紙的1000分之一，這樣神奇的特性又是怎么做到的的？

其實石墨烯的神奇力量并不來源于元素本身，之所以會有這樣的超能力是其結構決定的。人類在研究石墨的時候發(fā)現(xiàn)，其組成是以一層一層的單層原子結構堆疊而成的。所以石墨本身的結構并不牢固，日常在使用鉛筆時，用力過猛就會斷鉛就是這個原因。

不過如果單看其中一層原子結構，就會發(fā)現(xiàn)其又非常穩(wěn)固，每一層的碳原子都呈現(xiàn)蜂窩狀的六邊形排布方式，每一個碳原子都與周邊三個碳原子鏈接在一起，所以形成了非常穩(wěn)固的結構，不僅強度高而且可延展性非常好。

這些組成石墨的單層碳原子結構就是石墨烯，可是從石墨中分離出石墨烯卻并不是一件容易的事情。每一層的石墨烯之間都是由一種電性的吸引力結合在一起，層與層之間的距離在340皮米，1皮米相當于10億分之一毫米，1毫米厚度的石墨中就有300多萬層的石墨烯，想要分離出來非常困難。

但是最早分離出石墨烯的科學家，用了一個看似簡單卻又非常巧妙的方法，用膠帶粘出的單層石墨烯，還因此獲得了諾貝爾獎。

神奇的石墨烯竟然是用膠帶粘出來的，那制備石墨烯還有哪些方法，它究竟還有哪些神奇的特性呢？

由于石墨烯的高強度且質量輕，以及高延展性的特征，使科學家對其產(chǎn)生了很高的興趣，畢竟人類從石器時代開始就不斷尋求新的材料，從青銅到鐵器再到鈦合金等材料，每一次的材料升級也伴隨著人類文明的進步，不過材料的獲取方式也更加的困難。

而石墨烯的最早獲取方式，是在2004由兩位英國科學家通過一種特殊的膠帶粘連出來的，他們將一塊石墨片兩面都粘有這種膠帶，然后一分為二，之后不斷重復以上操作。直至獲得最薄的一層石墨原子結構，也就是石墨烯。他們也因此獲得了2010年的諾貝爾物理學獎，但是這樣的方法只適合實驗室研究，于是后來又出現(xiàn)了機械剝離法和氧化還原法以及氣相沉積法等多種方法，一時間石墨烯成為了紅極一時的新材料。

在了解了石墨的結構和制備方法之后，就非常好理解石墨烯比紙還輕1000倍的原因了，因為它就是一層單原子結構，紙張再薄也不可能比原子還薄。而石墨烯的硬度比鋼鐵強200倍也是指在單位重量一樣的情況下，就目前來看對石墨烯在強度方面的應用很少。

石墨烯被主要利用的特性為導電性，透光性和延展性。導電性非常好理解，石墨本身就具有導電性，也被廣泛地運用在電池和電極當中，而石墨烯的導電性更好，這和其碳原子與電子的鍵合方式有關，每個碳原子外圍有4個電子，其中3個與其他碳原子共享，另外1個則可以自由移動，所以在導電時可以更快。石墨烯也是目前常溫條件下導電速度最快的材料，超導材料雖然導電性能更好，但是需要在超低溫的條件下，在應用上沒有石墨烯方便可行。

別看石墨是黑乎乎的一塊，制成的石墨烯粉末也大多呈現(xiàn)黑色，但石墨烯的透光性卻能達到98%，加上石墨烯的高延展性，在原材料基礎上再拉伸25%的程度，以及彎曲都不會損壞石墨烯的結構。

石墨烯擁有優(yōu)良的導電性和透光以及延展性，那在實際當中有哪些運用，是否會成為人類社會未來最重要的材料？

石墨烯目前運用最廣泛也是最成熟的產(chǎn)業(yè)，便是新能源電池領域。如今新能源電動汽車的發(fā)展方興未艾，電池是電動汽車最重要的動力來源。目前大量使用的是鋰電池，雖然能夠基本滿足汽車的驅動，但是充電時間長電量流失快。石墨烯電池將能夠實現(xiàn)比鋰電池快5倍的充電速度，以及3倍以上的使用壽命，而且石墨烯在放電的過程中不會產(chǎn)生大量的熱量，對于電量的消耗也就更小。

目前已經(jīng)有廠商在不斷地往新能源電池中加入石墨烯，只是其所占比例還不多，完全應用石墨烯電池還需要一定的時間。據(jù)說三星等企業(yè)在研制手機等電子產(chǎn)品的石墨烯電池，在不遠的將來我們可能不會因為手機電量不足和發(fā)熱而煩惱。

除了在電池方面的應用，石墨烯的透光性達到98%，而一般的玻璃只有80%-90%，可以用于相機鏡頭以及手機和攝像頭，還有衛(wèi)星遙感設備的感光元器件，加上其優(yōu)良的彎曲延展性，在柔性屏幕的應用上具前瞻性，可用于發(fā)展穿戴式的電子設備。

不過在實驗室以外的商業(yè)運用的領域，石墨烯都是少層或多層的形式出現(xiàn)，畢竟單層的石墨烯作為原子層的厚度想要實際應用非常困難。除此之外在航空航天領域，以及材料基礎研究等方面，石墨烯都具有重要的意義。

由于石墨烯盛名在外，也延伸出許多石墨烯的奇葩用法，例如被宣傳具有保健效果被加入在一些保健內衣當中，不過石墨烯的特性主要是由其結構決定的，其物質屬性本身并沒有什么特殊效果，所以把石墨烯穿在身上和在身上綁一支鉛筆沒有什么區(qū)別。