據(jù)美國商業(yè)資訊網(wǎng)報道，全球首個采用石墨烯打造超級電容移動電源的Zapgo有限公司(Zap&Go)，日前正式和株洲企業(yè)——立方新能源科技有限責任公司（以下簡稱立方新能源）簽訂合作協(xié)議，共同開發(fā)“Carbon-Ion”石墨烯超級電容器。這預示著以石墨烯為代表的下一代電池開始商業(yè)化量產(chǎn)。

Zap&Go總部位于英國牛津的哈威爾研究中心，是一家國際知名的科技型公司。公司旗下的Carbon-Ion超級電容器是第一款可以實現(xiàn)商業(yè)化的鋰離子電池替代品。立方新能源創(chuàng)立不到4年，已成為省內(nèi)新能源鋰離子電池研發(fā)生產(chǎn)的龍頭企業(yè)。此次雙方之所以能達成合作，源于Carbon-Ion超級電容器使用的生產(chǎn)線與鋰離子電池相同：立方新能源生產(chǎn)這一全新的產(chǎn)品，無須另外設(shè)計和安裝生產(chǎn)線。

立方新能源總經(jīng)理涂健表示，立方新能源期待和Zap&Go公司建立強有力的合作關(guān)系，推動石墨烯超級電容技術(shù)在各種電子產(chǎn)品市場中的應(yīng)用。該技術(shù)最初將應(yīng)用于電動摩托車、無繩電動工具和清潔機器人。相比目前普通電池幾個小時的充電時間，Carbon-Ion超級電容器三五分鐘即可完成充電。產(chǎn)品預計于2018年初上市。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，導熱系數(shù)高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體（monocrystallinesilicon）高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低。石墨烯適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

電子運輸

在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前，大多數(shù)（如果不是所有的話）物理學家認為，熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚態(tài)物理界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結(jié)構(gòu)無法在非絕對零度穩(wěn)定存在，但是單層石墨烯在實驗中被制備出來。這些可能歸結(jié)于石墨烯在納米級別上的微觀扭曲。

石墨烯還表現(xiàn)出了異常的整數(shù)量子霍爾行為。其霍爾電導=2e/h,6e/h,10e/h....為量子電導的奇數(shù)倍，且可以在室溫下觀測到。這個行為已被科學家解釋為“電子在石墨烯里遵守相對論量子力學，沒有靜質(zhì)量”。

導電導熱特性

石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力，也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子，或更準確地，應(yīng)稱為“載荷子”(electricchargecarrier)，的性質(zhì)和相對論性的中微子非常相似。

石墨烯有相當?shù)牟煌该鞫龋嚎梢晕沾蠹s2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對論性的體現(xiàn)。

加州大學河濱分校（UCRiverside）的AlexlanderBalandin教授及其研究小組成員應(yīng)用拉曼光譜偏移測量手段，測得懸空的單層石墨烯在室溫下可擁有4840W/mK的高熱導率。石墨烯的高熱導率特性也進一步支持石墨烯作為新電子器件材料的應(yīng)用前景。

機械特性

石墨烯是人類已知強度最高的物質(zhì)，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學的物理學家對石墨烯的機械特性進行了全面的研究。在試驗過程中，他們選取了一些直徑在10—20微米的石墨烯微粒作為研究對象。研究人員先是把這些石墨烯樣品放在了一個表面被鉆有小孔的晶體薄板上，這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之后，他們用金剛石制成的探針對這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力，以測試它們的承受能力。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在石墨烯樣品微粒開始碎裂前，它們每100納米距離上可承受的最大壓力居然達到了大約2.9微牛。據(jù)科學家們測算，這一結(jié)果相當于要施加55牛頓的壓力才能使1微米長的石墨烯斷裂。如果物理學家們能制取出厚度相當于普通食品塑料包裝袋的（厚度約100納米）石墨烯，那么需要施加差不多兩萬牛的壓力才能將其扯斷。換句話說，如果用石墨烯制成包裝袋，那么它會能承受大約兩噸重的物品。

電子的相互作用

利用世界上最強大的人造輻射源，美國加州大學、哥倫比亞大學和勞倫斯·伯克利國家實驗室的物理學家發(fā)現(xiàn)了石墨烯特性新秘密：石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強烈的相互作用。

科學家借助了美國勞倫斯伯克利國家實驗室的“先進光源（ALS）”電子同步加速器。這個加速器產(chǎn)生的光輻射亮度相當于醫(yī)學上X射線強度的1億倍。科學家利用這一強光源觀測發(fā)現(xiàn)，石墨烯中的電子不僅與蜂巢晶格之間相互作用強烈，而且電子和電子之間也有很強的相互作用。

化學性質(zhì)

關(guān)于石墨烯化學知道的是：類似石墨表面，石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子。從表面化學的角度來看，石墨烯的性質(zhì)類似于石墨，可利用石墨來推測石墨烯的性質(zhì)。石墨烯化學可能有許多潛在的應(yīng)用，然而要石墨烯的化學性質(zhì)得到廣泛關(guān)注有一個不得不克服的障礙：缺乏適用于傳統(tǒng)化學方法的樣品。這一點未得到解決，研究石墨烯化學會面臨重重困難。

記憶效應(yīng)

質(zhì)譜測定中的記憶效應(yīng)表現(xiàn)為一次涂樣測定的結(jié)果受到殘存在離子源內(nèi)測定過的同種樣品的影響，當前后樣品的待測同位素豐度相差越大時，記憶效應(yīng)帶來的影響也越大。在熱電離質(zhì)譜測定中，記憶效應(yīng)主要由石墨烯表面吸附和樣品沉積兩種因素引起。有些活性強的化合物的蒸氣與離子源內(nèi)表面接觸時會被吸附，吸附量的多少除了與化合物的性質(zhì)有關(guān)外，還與離子源內(nèi)表面的材料及光潔度有關(guān)。

當長期工作以后，樣品蒸氣在離子源內(nèi)表面的沉積會越來越多，特別是在源的出口縫及離子光學透鏡的狹縫處，如果在高溫下工作，沉積在離子源內(nèi)表面的樣品會受熱再次蒸發(fā)而被電離，影響測定結(jié)果的準確性。另外一種情況，雖然測定的元素與離子源已沉積的元素不一樣，但它們是同質(zhì)異位素，這樣離子源內(nèi)表面的沉積也會對測定結(jié)果帶來影響。記憶效應(yīng)的強弱與所采用的樣品化合物的形式有關(guān)，如進行鋰同位素測定時，采用不同鋰化合物凃樣，定量測定的記憶的鋰量相差很大，其中以LiF的記憶效應(yīng)最強。

潛在作用

1、石墨烯有抗菌物質(zhì)：中科院上海分院某位科學家發(fā)現(xiàn)石墨烯氧化物對于抑制大腸桿菌的生長超級有效，而且不會傷害到人體細胞。假若石墨烯氧化物對其他細菌也具有抗菌性，則可能找到一系列新的應(yīng)用，像自動除去氣味的鞋子，對有害菌導致的便秘進行快速消除，或保存食品新鮮的包裝。這可是與人們的生活密切相關(guān)的哦。

2、石墨烯能夠淡化海水：研究表明，石墨烯過濾器可能大幅度的勝過其他的海水淡化技術(shù)。如果能夠與水分子分解發(fā)電技術(shù)結(jié)合，水、電就會成為非常廉價的產(chǎn)品，人類就不會為缺水、停電煩惱。

3、石墨烯能夠作為太陽能電池：南加州大學維特比工程學院的實驗室報告高度透明的石墨烯薄膜的化學氣相沉積法在2008年的大規(guī)模生產(chǎn)。在這個過程中，研究人員創(chuàng)建超薄的石墨烯片，方法是在甲烷氣體中的鎳板上，由首先沉積的碳原子形成石墨烯薄膜的形式。然后，他們在石墨烯層之上鋪下一層熱塑性保護層，并且在酸浴中溶解掉下面的鎳。在最后的步驟中，他們把塑料保護的石墨烯附著到一個非常靈活的聚合物片材，它可以被納入一個有機太陽能電池(OPV電池,石墨烯光伏電池）。石墨烯/聚合物片材已被生產(chǎn)，大小范圍在150平方厘米，和可以用來生產(chǎn)靈活的有機太陽能電池(OPV電池)。這可能最終有可能運行能覆蓋廣泛的地區(qū)的廉價太陽能電池，就像報紙印刷機的印刷報紙一樣。

4、石墨烯具備作為優(yōu)秀的集成電路電子器件的理想性質(zhì)。石墨烯具有高的載流子遷移率（carriermobility），以及低噪聲，允許它被用作在場效應(yīng)晶體管的通道。問題是單層的石墨烯制造困難，更難作出適當?shù)幕濉?br/>
根據(jù)2010年1月的一份報告中，對SiC外延生長石墨烯的數(shù)量和質(zhì)量適合大規(guī)模生產(chǎn)的集成電路。在高溫下，在這些樣品中的量子霍爾效應(yīng)可以被測量。另請參閱IBM在2010年的工作的晶體管一節(jié)中，速度快的晶體管'處理器'制造了2-英寸(51-毫米)的石墨烯薄片。然而在2011年6月，IBM的研究人員宣布，他們已經(jīng)成功地創(chuàng)造了第一個石墨烯為基礎(chǔ)的集成電路-寬帶無線混頻器。電路處理頻率高達10GHz，其性能不受溫度可高達127攝氏度的影響。

5、石墨烯可以用于超級電容器的導電電極，因石墨烯具有特高的表面面積對質(zhì)量比例?？茖W家認為這種超級電容器的儲存能量密度會大于現(xiàn)有的電容器。

6、石墨烯生物器件。由于石墨烯的可修改化學功能、大接觸面積、原子尺吋厚度、分子閘極結(jié)構(gòu)等等特色，應(yīng)用于細菌偵測與診斷器件，石墨烯是個很優(yōu)良的選擇。

科學家希望能夠發(fā)展出一種快速與便宜的快速電子DNA定序科技。它們認為石墨烯是一種具有這潛能的材料?；径裕麄兿胍檬┲瞥梢粋€尺寸大約為DNA寬度的納米洞，讓DNA分子游過這納米洞。由于DNA的四個堿基（A、C、G、T）會對于石墨烯的電導率有不同的影響，只要測量DNA分子通過時產(chǎn)生的微小電壓差異，就可以知道到底是哪一個堿基正在游過納米洞。這樣，就可以達成目的。

7、作為導熱材料或者熱界面材料。2011年,美國佐治亞理工學院(GeorgiaInstituteofTechnology)學者首先報道了垂直排列官能化多層石墨烯三維立體結(jié)構(gòu)在熱界面材料中的應(yīng)用及其超高等效熱導率和超低界面熱阻。

8、單分子氣體偵測。石墨烯獨特的二維結(jié)構(gòu)使它在傳感器領(lǐng)域具有光明的應(yīng)用前景。巨大的表面積使它對周圍的環(huán)境非常敏感。即使是一個氣體分子吸附或釋放都可以檢測到。這類檢測可以分為直接檢測和間接檢測。通過穿透式電子顯微鏡可以直接觀測到單原子的吸附和釋放過程。通過測量霍爾效應(yīng)方法可以間接檢測單原子的吸附和釋放過程。當一個氣體分子被吸附于石墨烯表面時，吸附位置會發(fā)生電阻的局域變化。當然，這種效應(yīng)也會發(fā)生于別種物質(zhì)，但石墨烯具有高電導率和低噪聲的優(yōu)良品質(zhì)，能夠偵測這微小的電阻變化。