石墨烯的結構是由碳原子組成的原子尺度的蜂窩狀晶格
石墨烯可能是世界上最有用的材料之一。雖然，它只有一個碳原子那麼厚，但它比鋼強很多倍，而且非常靈活。
自從2004年研究人員首次將其分離出來，涉及石墨烯的專利清單每年都呈指數級增長。估計用不了多久，這種超級材料就會引發一場可能真正改變世界的技術革命。
我們彙總了一些在不久的將來，值得期待的幾項意義深遠的石墨烯發明。
1. 空氣中獲取燃料
曼徹斯特大學的安德烈•海姆（Andre Geim）及其同事曾因分離石墨烯而獲得諾貝爾獎。他們的研究表明，石墨烯可以用來製造由從空氣中提取的氫提供動力的移動發電機。Geim的研究小組發現，儘管石墨烯即使對最小的原子也是不可滲透的，但它可以用來篩選被剝離電子的氫原子。
石墨烯質子傳導膜示意圖
這意味著，石墨烯薄膜可以用來極大地提高質子傳導膜的效率，質子傳導膜是燃料電池技術的重要組成部分。科學家設想，未來汽車可以僅靠環境空氣中微量的氫氣提供動力。安德烈•海姆表示：“從本質上講，你從大氣中抽出燃料並從中獲得電力。”
2. 防止蚊子叮咬
與燃料電池相同的不滲透性提高了石墨烯的其他潛在用途，包括將蚊子拒之門外。在這個應用中，研究人員發現了兩種途徑來阻止這些致命的昆蟲。
布朗大學（Brown University）的研究人員發現，多層石墨烯可以阻止蚊子感知皮膚或汗液相關化學物質的能力，這為處理蚊子提供了一種不尋常的非化學方法。最重要的是，這些層提供了一個蚊子根本無法咬穿的物理屏障。
石墨烯織物面料細節
研究人員表示，有了石墨烯，蚊子甚至都不會落在皮膚上。科學家原本以為石墨烯只是一種物理屏障，通過抗刺穿作用，阻止蚊子叮咬，但當看到這些實驗時，發現它也是一種化學屏障，可以阻止蚊子感知到有人在那裡。
下一步是創造一種石墨烯屏障，這種屏障在潮溼的時候和乾燥的時候一樣有效，因為蚊子可以在織物潮溼時讓它們的纖維束或進食裝置穿過織物。
3.更多的飲用水
石墨烯甚至可以幫助解決世界水危機。由石墨烯製成的膜既可以讓水通過，但又足以過濾掉鹽。換句話說，石墨烯可以徹底改變海水淡化技術。麻省理工學院的研究人員發現，這種材料的透水率比傳統的反滲透膜高几個數量級，納米多孔石墨烯可能在水淨化方面發揮有價值的作用。
事實上，有一種類型的石墨烯已經被證明在水過濾方面非常有效，它使悉尼港的水樣在通過過濾器一次後就可以安全飲用。澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）的研究人員使用了一種名為“GrapHair”的石墨烯形式，使海水經過單一處理後可以飲用。
石墨烯淡化海水成本低，可直接飲用
CSIRO的科學家表示，這項技術只需一步，就可以製造出乾淨的飲用水，無論它有多髒。我們需要的只是熱量、石墨烯、膜過濾器和一個小水泵。我們希望可以在發展中國家開始實地試驗。
2019年，發表在“材料科學與工程C”（Material Science&Engineering C）上的另外一項研究，將這一概念又向前推進了一步，使得氯化的需求變得過時。來自俄羅斯國立科技大學（MISIS）和其他科學家的研究表明，將氧化石墨烯注入含有大腸桿菌的溶液中，石墨烯通過形成薄片“捕獲”細菌。一旦從溶液中撈出薄片，水就可以飲用，石墨烯甚至可以重複使用。
4. 電子產品
請忘記硅谷吧！未來可能就在石墨烯谷（Graphene Valley）。今天，我們的電子設備依賴硅作為關鍵元件，但硅製成的晶體管正在接近它們可以發揮作用的最小尺寸，這意味著我們設備的速度很快就會觸底。然而，石墨烯的超薄性質可能是這個問題的答案。也許用不了多久，石墨烯就會取代我們電子設備中的硅，使它們比以往任何時候都更快。石墨烯還將使製造超薄、靈活的觸摸屏成為可能，而這種觸摸屏幾乎牢不可破。你再也不用擔心會打碎你的智能手機了。
石墨烯材料觸控屏
2018年，麻省理工學院(MIT)和哈佛大學的研究人員發現，石墨烯具有更驚人的電子特性。它可以在兩種極端情況下調節：作為絕緣體或超導體。換句話說，同樣的材料既可以阻擋電子的流動，也可以無阻力地傳導電流。
麻省理工學院物理學家表示，我們現在可以將石墨烯作為研究非常規超導性的新平臺。人們可以想象用石墨烯製造超導晶體管，你可以打開和關閉它，從超導到絕緣。這為量子器件打開了許多可能性。
5. “捕食者”的視力
經典科幻動作電影《鐵血戰士》中，外星刺客有能力通過熱紅外線看到世界。現在，多虧了石墨烯，你或許能夠擁有“捕食者”的視覺。密歇根大學的研究人員開發了一種石墨烯隱形眼鏡，佩戴者可以感知整個紅外光譜 —— 外加可見光和紫外線。
石墨烯隱形眼鏡
專家們表示，如果我們把它與隱形眼鏡或其他可穿戴電子設備結合起來，它會擴展你的視野，它為你提供了另一種與環境互動的方式。
6.更好的避孕套
石墨烯甚至可能有能力改善你的性生活。石墨烯製成的避孕套可以更為超薄，這意味著能夠獲得更多的感覺。而且，它們也是超級堅固的，這意味著它們不太可能破裂，這是對任何避孕套的真正考驗。2013年，領導石墨烯避孕套研究的材料科學家阿拉文德·維賈亞拉格哈萬表示，如果這個項目成功，我們可能會使用石墨烯，它將以最親密的方式接觸我們的日常生活。
石墨烯材料避孕套薄如蟬翼
對石墨烯避孕套的追求比一些倡導者預期的要慢，但它仍然在進行。比爾和梅琳達·蓋茨基金會（Bill And Melinda Gates Foundation）在2013年資助石墨烯避孕套的研究時掀起了波瀾，雖然這一努力有點停滯不前，但它已經顯示出足夠的希望來賺取額外的資金。與此同時，至少有一家公司加入了這一潮流，推出了“石墨烯靈感的避孕套”，這種避孕套實際上並不使用石墨烯，而是借用了它的六邊形結構。
7. 一個不會生鏽的世界
因為石墨烯幾乎是不可滲透的，有一天，石墨烯塗料可以用來消除腐蝕和生鏽。研究人員甚至表示，用石墨烯塗料覆蓋的玻璃器皿或銅板可以用作強腐蝕性酸的容器。
噴塗石墨烯防腐塗料
開發這項技術的研究人員稱，石墨烯塗料很有可能成為一種真正具有革命性的產品，適用於任何類型的工業，包括空氣、天氣因素或腐蝕性化學物質的防護。這些行業包括，醫療、電子和核工業，甚至造船業等等。
8. 發光壁紙
由於新型石墨烯電極技術的發展，發光的牆壁可能很快取代燈泡，還可以使顯示器比現在更薄。這種發光的“牆紙”提供了比電燈泡更舒適、更可調節的房間光線，而且更為節能。想想一下，沒有什麼東西比發光的“電子爭霸戰”般的牆壁更具有未來感。
測試中的石墨烯發光壁紙
專家們表示，用石墨烯代替傳統的金屬電極，未來的元件將更容易回收，因此對環境更有吸引力。
9. 仿生人類
如果，你覺得自己已經與科技過度融合，那你就太缺乏想象力了。石墨烯研究正引領著電子與生物系統集成的實驗。基本上，很快就可以植入石墨烯裝置來讀取神經系統或與細胞對話。
這項技術可能會導致醫學上的突破，幫助醫生監控你的身體，甚至調整你的生物系統以達到最佳健康狀態。這項技術也可以幫助狂熱的健身愛好者跟蹤和監控他們的鍛鍊計劃。
10. 更好、更安全的染髮劑
這項技術雖然不會像其他一些應用那樣改變世界，但石墨烯作為一種更安全的有毒染髮劑替代品，同樣顯示出了希望。在2018年的一項研究中，美國西北大學（Northwestern University）的研究人員報告稱，石墨烯不僅可以媲美永久性染髮劑的性能，而且不需要添加任何有機溶劑或有毒分子成分。除此之外，它還能增強頭髮的抗菌、抗靜電和散熱性能。
這張照片顯示了一種基於石墨烯的顏料染色之前(左)和之後(右)的金色頭髮
研究人員將石墨烯-氧化物凝膠噴在人的頭髮上，然後讓它乾燥10分鐘。這縷頭髮就被塗上一層只有2微米厚的石墨烯薄膜，據報道，即使洗30次，石墨烯薄膜也不會脫落。這項研究專家稱，這種抗靜電性能可以帶來更多的審美上的好處，而且這種塗層也不會對你的頭髮或健康造成傷害。
11. 防彈裝甲
考慮到石墨烯的厚度和強度，它似乎不可避免地被用於製造和改進防彈背心。果然，研究人員發現，石墨烯片吸收的衝擊力是凱夫拉爾材料的兩倍。凱夫拉爾是防彈背心中常用的材料。與凱夫拉爾相比，石墨烯更輕，因此對磨損的限制更小。這一突破可以幫助我們的士兵和執法人員在受到射擊時保持更安全。石墨烯的薄層性質甚至可能導致其他防彈表面的發展，比如窗戶等。
石墨烯防彈材料
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