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2004 年，英國曼徹斯特大學科學家安德烈蓋姆與康斯坦丁諾沃肖洛夫，以機械剝離法首次成功制備出由單層碳原子構成的石墨烯薄片。這一突破性發現不僅證實了二維晶體材料在有限溫
2004 年，英國曼徹斯特大學科學家安德烈·蓋姆與康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以機械剝離法首次成功制備出由單層碳原子構成的石墨烯薄片。這一突破性發現不僅證實了二維晶體材料在有限溫度下的穩定存在，更以顛覆性成果改寫了凝聚體物理學的傳統認知 —— 此前學界普遍認為二維晶體因熱力學不穩定性難以獨立存在。
作為目前已知的世界最薄二維材料，石墨烯由單層碳原子以蜂窩狀晶格排列構成，集多項優異性能于一身 —— 厚度僅為頭發絲直徑的極小比例，密度極低，硬度卻遠超鋼鐵，同時兼具出色的柔韌性，可被大幅拉伸而不斷裂。其電學性能尤為突出：室溫下電子遷移率顯著高于傳統硅材料，熱導率也遠勝金屬銅。
憑借這些顛覆性性能及在能源存儲、高頻電子器件、復合材料等領域的重要應用潛力，2010 年，石墨烯發現者 —— 英國科學家安德烈·蓋姆與康斯坦丁·諾沃肖洛夫因 “在二維石墨烯材料的開創性實驗” 榮膺諾貝爾物理學獎。這一獎項不僅是對二維材料理論突破的認可，更標志著石墨烯開啟了材料科學的全新時代。
“新材料之王”石墨烯性能：
1.卓越的電學特性：石墨烯是室溫下導電性能最為優異的材料，其電導率高達 108Ω/㎡，電阻遠低于銅、銀等傳統導電金屬，電子能在其表面近乎無損耗地高速遷移，為高速電子器件的發展帶來新可能。
2.獨特的光學特性：在寬廣的波長范圍內，石墨烯的吸收率穩定保持在 2.3% 左右，對可見光的透過率更是達到 97.7%，近乎 “透明” 的特性，使其在光學器件和透明導電電極等領域極具應用價值 。
3.驚人的力學特性：看似纖薄的石墨烯，強度卻達到普通鋼材的 100 倍之多，抗拉強度和彈性模量分別高達 125GPa 和 1.1TPa ，剛柔并濟的特性使其成為增強復合材料性能的理想選擇。
4.超強的熱學特性：作為目前導熱系數最高的材料，完美無缺陷的單層石墨烯導熱系數可達 5300W/（m·K），高效的熱傳導能力，使其在散熱材料、熱管理系統等方面優勢顯著。
5.良好的生物相容性：通過植入羧基離子，可在石墨烯表面引入活性功能團，顯著提升材料與細胞、生物組織的反應活性，為生物傳感器、藥物載體、組織工程等生物醫學領域的研究和應用開辟了新方向。
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