探索華為黑科技石墨烯基高溫鋰電池中蘊含的秘密

　　華為中央研究院在日本向全世界宣布：鋰電子電池技術實現(xiàn)重大突破，世界上首個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快充手機，正式開啟石墨烯商用時代。

　　這個消息一出，瞬間撼動了整個科技界!

　　我們知道，近期三星的爆炸事件、蘋果手機的自動關機事件，就是電池與手機的兼容性問題。這其實就是由于手機的電池續(xù)航能力、以及支持能力存在的巨大安全隱患。因為“智能手機”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，人們對智能手機的性能的要求越來越高，尤其是續(xù)航能力，所以這些芯片的負荷也就越來越高。

　　但是在在材料沒有更新的情況下，所有的改進都是量變而不是質(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。因此蘋果和三星都遭遇了瓶頸!

　　所以，這場變革的臨界點落腳到了材料的創(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將進入下一個高速發(fā)展時代!

　　那么石墨烯究竟蘊含了哪些機密呢?

　　首先，我們來認識一下大自然最基本、最神奇的元素——碳

　　碳，是生命的基本單元。碳原子一個一個的排列，演變成氨基酸、核苷酸，然后再一節(jié)鏈一節(jié)地接長，演變成為蛋白質(zhì)和核酸，進而演化出細胞，最后組成了蟲、魚、鳥、獸、猴子、猩猩、直至人類。可以說“碳”是生命世界的棟梁之材。

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

　　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，具有高度的對稱性，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構非常特殊，石墨烯是由一層碳原子構成的二維碳膜(只有一層原子厚度)，它是世界上唯一只有一層原子構成的物質(zhì)，特殊到必須用量子場論才能描繪。

　　2004年，英國曼徹斯特大學物理學家將它成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，因此2010年諾貝爾物理學獎。

　　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)，細菌的細胞在石墨烯上無法生長，而人類的細胞則可以正常生長。

　　由于石墨烯的電子在一個平面內(nèi)，其運動速度達到了光速的三百分之一，遠遠超過了電子在一般導體的運轉速度，所以導電性極佳。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，石墨烯手機充電時間只需5秒，電池就滿檔，可以連續(xù)使用半個月!石墨烯電池只需充電10分鐘，環(huán)保節(jié)能汽車就有可能行駛1000公里!

　　很多人抱怨智能手機用不多久就得一天充幾次電，但是華為的石墨烯，可將電池壽命延長兩倍，耐熱程度提高10度，未來充電只需幾秒鐘!

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

　　根據(jù)這個性能，比爾蓋茨甚至提出要制定出新是帶安全套的計劃，并給了英國曼徹斯特大學10萬美元基金，以研發(fā)更薄更堅韌的安全套。

　　在信號傳輸方面，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的研究人員們在《科學》雜志上展示的石墨烯晶體管，其最高射頻速度高達100GHz(每秒1000億次循環(huán))，而此前的最好成績是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。

　　在信號感應方面，石墨烯由于有巨大的表面，所以對周圍環(huán)境極其敏感，傳感極為靈敏，即使是一個氣體分子吸附或釋放都可以檢測到，從而捕捉到微小的電阻變化。據(jù)新加坡一個科研團隊展示的科研成果，石墨烯感光元件的性能比傳統(tǒng)傳感器強1000倍，在昏暗的光線環(huán)境中，這類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制成量子點，他們在納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中就曾大量使用石墨炸彈，早在海灣戰(zhàn)爭時期，美軍就在伊拉克使用這種石墨炸彈來癱瘓薩達姆政府的供電設施和通訊網(wǎng)。最后使伊拉克全國供電系統(tǒng)85%癱瘓。

　　而中國也在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)。這讓美國大吃一驚。

　　放眼未來，互聯(lián)網(wǎng)正在升級到物聯(lián)網(wǎng)，無論是5G還是智能時代，未來一定是萬物互聯(lián)的。這就對智能設備材料的性能、傳感性、敏感度都提出了更高的要求，目前來看石墨烯已經(jīng)做好了充分的準備，是最好的基礎材料，石墨烯才是萬物互聯(lián)的基石!

　　前段時間，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展，不得不說是中國科技界的驕傲!

　　因此石墨烯被稱為“黑金”，對于未來的超級計算機來說，石墨烯也有可能成為材料備選?？茖W家預言石墨烯將改變?nèi)祟惖?1世紀。