掃描電鏡下的石墨烯，是一種碳原子組成的六邊形結(jié)構(gòu)。石墨烯導(dǎo)電性強(qiáng)、可彎折、機(jī)械強(qiáng)度好，未來(lái)的神奇材料。它在保護(hù)涂層彎折電子元件，超大容量電容器，極大的改變我們的生活與世界。與此同時(shí)，石墨烯有許多問(wèn)題我們?nèi)詿o(wú)法解決，這使得石墨烯的前景備受懷疑，今天我們來(lái)梳理一下石墨烯發(fā)展的問(wèn)題所在。

問(wèn)題一:提取困難

市面上已經(jīng)有許多方式可以提煉出石墨烯材料，如微機(jī)械剝離法，外延生長(zhǎng)法，化學(xué)氣相沉淀CVD法和氧化石墨還原法在內(nèi)的眾多制備方法，但目前仍不能滿足產(chǎn)業(yè)化的要求。特別是產(chǎn)業(yè)化要求石墨烯制備技術(shù)能穩(wěn)定低成本地生產(chǎn)大面積、純度高的石墨烯，這一制備技術(shù)上的問(wèn)題至今尚未解決。

石墨烯提取方式之一

這些辦法為什么做不出高質(zhì)量的石墨烯？舉個(gè)例子。雖然一片石墨烯的中央部分是完美的六元環(huán)，但在邊緣部分往往會(huì)被打亂，成為五邊或七邊。這就造成了石墨烯并不真的是完整的，這些畸形環(huán)不但分布在邊緣，還存在于每一片這樣做出來(lái)的石墨烯內(nèi)部，成為結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)且容易斷裂。更糟糕的是，石墨烯的這種斷裂點(diǎn)不像多晶金屬那樣會(huì)自我愈合，而很可能要一直延伸下去。結(jié)果是整個(gè)石墨烯的強(qiáng)度要減半。

問(wèn)題二:電性能

石墨烯一個(gè)有前景的方向是顯示設(shè)備——觸屏，電子紙，等等。之前也開(kāi)發(fā)過(guò)新型石墨烯電池，但是也只是將石墨烯混入到金屬器中，那么為什么我們不能干脆拋棄金屬，全用石墨烯呢？

石墨烯導(dǎo)電性剖析圖

由于石墨烯的導(dǎo)電性過(guò)好，它沒(méi)有這個(gè)帶隙，只能開(kāi)不能關(guān)。只有電線沒(méi)有邏輯電路是毫無(wú)用途的。所以要想靠石墨烯創(chuàng)造未來(lái)電子產(chǎn)品，取代硅基的晶體管，我們必須人工植入一個(gè)帶隙——但是簡(jiǎn)單植入又會(huì)使石墨烯喪失它的獨(dú)特屬性。這造成了石墨烯目前是無(wú)法在現(xiàn)有階段生產(chǎn)。

問(wèn)題之三:環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

石墨烯產(chǎn)業(yè)目前最成熟的產(chǎn)品之一它很便宜，但很可能對(duì)人體造成一定的危害之前研究者剛發(fā)現(xiàn)它在地表水里非常穩(wěn)定、極易擴(kuò)散。雖然現(xiàn)在對(duì)它的環(huán)境影響下斷言還為時(shí)太早，但這的確是個(gè)潛在問(wèn)題。

石墨烯在水中極易擴(kuò)散

石墨烯確實(shí)是世界上不可多得的新型材料，但是那些依賴于高純度石墨烯的產(chǎn)品可能還要數(shù)十年才能開(kāi)發(fā)出來(lái)。對(duì)于它能否取代現(xiàn)有的產(chǎn)品線。我們需要耐心等待。