探索華為黑科技石墨烯基高溫鋰電池中蘊(yùn)含的秘密

　　華為中央研究院在日本向全世界宣布：鋰電子電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，世界上首個(gè)商用的石墨烯基鋰離子電池已經(jīng)誕生。將在本月底推出超級(jí)快充手機(jī)，正式開(kāi)啟石墨烯商用時(shí)代。

　　這個(gè)消息一出，瞬間撼動(dòng)了整個(gè)科技界!

　　我們知道，近期三星的爆炸事件、蘋(píng)果手機(jī)的自動(dòng)關(guān)機(jī)事件，就是電池與手機(jī)的兼容性問(wèn)題。這其實(shí)就是由于手機(jī)的電池續(xù)航能力、以及支持能力存在的巨大安全隱患。因?yàn)?ldquo;智能手機(jī)”中有大量芯片，比如音頻芯片、視頻芯片、電源管理芯片、ISP芯片(拍照用)、WIFI芯片、CPU、GPU、基帶等等，人們對(duì)智能手機(jī)的性能的要求越來(lái)越高，尤其是續(xù)航能力，所以這些芯片的負(fù)荷也就越來(lái)越高。

　　但是在在材料沒(méi)有更新的情況下，所有的改進(jìn)都是量變而不是質(zhì)變，現(xiàn)在芯片的材料都是硅，硅的極限寬度是七納米，已經(jīng)臨近邊界。因此蘋(píng)果和三星都遭遇了瓶頸!

　　所以，這場(chǎng)變革的臨界點(diǎn)落腳到了材料的創(chuàng)新上面。而今天，華為石墨烯基鋰離子電池已經(jīng)誕生，這也就意味著智能手機(jī)將進(jìn)入下一個(gè)高速發(fā)展時(shí)代!

　　那么石墨烯究竟蘊(yùn)含了哪些機(jī)密呢?

　　首先，我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下大自然最基本、最神奇的元素——碳

　　碳，是生命的基本單元。碳原子一個(gè)一個(gè)的排列，演變成氨基酸、核苷酸，然后再一節(jié)鏈一節(jié)地接長(zhǎng)，演變成為蛋白質(zhì)和核酸，進(jìn)而演化出細(xì)胞，最后組成了蟲(chóng)、魚(yú)、鳥(niǎo)、獸、猴子、猩猩、直至人類(lèi)?？梢哉f(shuō)“碳”是生命世界的棟梁之材。

　　沒(méi)有碳，就沒(méi)有生命。世界上已經(jīng)回蕩了三四十億年的生命交響樂(lè)，可以說(shuō)其主旋律就是“碳：元素的化學(xué)演變。

　　既然碳元素那么神奇，它形成的物質(zhì)也不同凡響。碳原子的排列方式不同，就組成了不同物質(zhì)。

　　我們平常所說(shuō)的鉆石(金剛石)，就是由碳原子組成的。碳原子排成四面體，碳原子位于四面體的角頂及中心，具有高度的對(duì)稱(chēng)性，于是形成了金剛石。

　　但金剛石由于是天然物質(zhì)，因此含有雜質(zhì)。

　　但碳元素形成的另外一種物體石墨烯(Graphene)就不同了，它是完全純潔的物體。雖然也是由碳原子組成(跟鉆石是同素異形體)。但是石墨烯的原子尺寸結(jié)構(gòu)非常特殊，石墨烯是由一層碳原子構(gòu)成的二維碳膜(只有一層原子厚度)，它是世界上唯一只有一層原子構(gòu)成的物質(zhì)，特殊到必須用量子場(chǎng)論才能描繪。

　　2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家將它成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，因此2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　石墨烯有多神奇?

　　在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導(dǎo)電性;加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。

　　科研人員還發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的細(xì)胞在石墨烯上無(wú)法生長(zhǎng)，而人類(lèi)的細(xì)胞則可以正常生長(zhǎng)。

　　由于石墨烯的電子在一個(gè)平面內(nèi)，其運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的三百分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在一般導(dǎo)體的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，所以導(dǎo)電性極佳。如果用石墨烯制作電容裝置，它的充放電速度是鋰電池100倍——1000倍，石墨烯手機(jī)充電時(shí)間只需5秒，電池就滿(mǎn)檔，可以連續(xù)使用半個(gè)月!石墨烯電池只需充電10分鐘，環(huán)保節(jié)能汽車(chē)就有可能行駛1000公里!

　　很多人抱怨智能手機(jī)用不多久就得一天充幾次電，但是華為的石墨烯，可將電池壽命延長(zhǎng)兩倍，耐熱程度提高10度，未來(lái)充電只需幾秒鐘!

　　同時(shí)，就好比金剛石是地球上天然存在的最堅(jiān)硬物質(zhì)，石墨烯也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。

　　根據(jù)這個(gè)性能，比爾蓋茨甚至提出要制定出新是帶安全套的計(jì)劃，并給了英國(guó)曼徹斯特大學(xué)10萬(wàn)美元基金，以研發(fā)更薄更堅(jiān)韌的安全套。

　　在信號(hào)傳輸方面，石墨稀的電子傳輸速度極快，它制造的處理器頻率有望達(dá)到1THz以上，是目前硅芯片的100到1000倍。根據(jù)IBM的研究人員們?cè)凇犊茖W(xué)》雜志上展示的石墨烯晶體管，其最高射頻速度高達(dá)100GHz(每秒1000億次循環(huán))，而此前的最好成績(jī)是40GHz。

　　在承受性方面，石墨烯可承受1 億~2 億A/cm2 的電流密度，這是銅耐受量的100 倍左右。

　　在信號(hào)感應(yīng)方面，石墨烯由于有巨大的表面，所以對(duì)周?chē)h(huán)境極其敏感，傳感極為靈敏，即使是一個(gè)氣體分子吸附或釋放都可以檢測(cè)到，從而捕捉到微小的電阻變化。據(jù)新加坡一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)展示的科研成果，石墨烯感光元件的性能比傳統(tǒng)傳感器強(qiáng)1000倍，在昏暗的光線(xiàn)環(huán)境中，這類(lèi)傳感器依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。

　　除此之外，有研究者試著用石墨烯納米帶來(lái)制成量子點(diǎn)，他們?cè)诩{米帶的某些特定位置改變寬度，形成量子禁閉。

　　在軍事方面，美軍在轟炸科索沃的軍事行動(dòng)中就曾大量使用石墨炸彈，早在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，美軍就在伊拉克使用這種石墨炸彈來(lái)癱瘓薩達(dá)姆政府的供電設(shè)施和通訊網(wǎng)。最后使伊拉克全國(guó)供電系統(tǒng)85%癱瘓。

　　而中國(guó)也在2009年宣布造出了石墨炸彈，以250公斤集束炸彈為載體，內(nèi)裝填147枚碳纖維子彈藥，每一枚包含32束碳纖維。據(jù)了解一枚國(guó)產(chǎn)石墨炸彈炸彈可以覆蓋6000平方米的范圍，可以有效的癱瘓敵人城市的電力系統(tǒng)。這讓美國(guó)大吃一驚。

　　放眼未來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)正在升級(jí)到物聯(lián)網(wǎng)，無(wú)論是5G還是智能時(shí)代，未來(lái)一定是萬(wàn)物互聯(lián)的。這就對(duì)智能設(shè)備材料的性能、傳感性、敏感度都提出了更高的要求，目前來(lái)看石墨烯已經(jīng)做好了充分的準(zhǔn)備，是最好的基礎(chǔ)材料，石墨烯才是萬(wàn)物互聯(lián)的基石!

　　前段時(shí)間，華為的5G已經(jīng)走在世界前列，這次又在石墨烯方面取得巨大進(jìn)展，不得不說(shuō)是中國(guó)科技界的驕傲!

　　因此石墨烯被稱(chēng)為“黑金”，對(duì)于未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，石墨烯也有可能成為材料備選?？茖W(xué)家預(yù)言石墨烯將改變?nèi)祟?lèi)的21世紀(jì)。