文壇有詩云：“江山代有才人出，各領風騷數百年。”風雲變幻的材料界，更新換代的速度，似乎比這要快得多。看看這最近的熱點，因為硼烯的出現，恐怕石墨烯“新材料之王”的寶座要保不住了！這硼烯究竟是何方神聖，為何能撼動石墨烯的地位呢？
硼烯閃耀出世：更強、更輕、更柔韌、更多應用可能
和石墨烯在實驗室被分離發現的普通出場不同，作為世界上最輕的二維材料，硼烯(borophene)最早並不是誕生於實驗室裡，而是出現在計算機模擬中，顯示硼原子如何形成單層。科學家通過計算機模擬，證明了它的存在。2015年，美國和中國的科學家才先後獨立成功合成不同結構的硼烯。
硼烯不僅出場方式耀眼，性能也是相當剽悍。如果用一句話概括硼烯的性能，那就是：比石墨烯更強、更輕、更柔韌、有更廣闊應用前景！
不同於常見的石墨烯、硅烯、黑磷以及二硫化鉬等二維材料，硼烯材料中硼的空位具有非常多種多樣的排列方式。硼烯具備各向異性電導和金屬性，是具有優良離子傳輸性能的優秀導體，同時也表現出獨特的機械、光學特性。科學家分析總結了其在金屬離子電池、鋰硫電池、儲氫、超級電容器以及在HER、OER、ORR等化學反應催化領域的潛在應用。
如此特別的出場方式，如此優越的材料性能，聽起來硼烯確實是憑實力拿下“新材料之王”稱號的。但是，它有個無法忽視的問題——規模化量產。儘管硼烯的上述應用前景極具吸引力，但硼烯表面活性高、容易氧化，在應用上面臨著無法低成本、大規模、高效穩定的製備這一大難題。這就使得，距離硼烯真正顛覆眾多行業和我們的生活，還有很長一段路要走。這也為硼烯奪取下一任“材料之王”稱號帶來了阻力。畢竟，無法量產應用，再厲害的性能也不過是水中月鏡中花。
石墨烯領先一步：可規模生產加工
與此同時，誕生時間更久的“前輩”石墨烯，在實際應用和生產上卻屢屢傳出好消息。光憑這點，要說硼烯奪走了“新材料之王”的稱號，石墨烯怕是要不服了。
不久前，Goodfellow顧特服正式宣佈：超高純“綠色”石墨烯已達到實用階段，保證不含金屬，並且唯一可適用於對金屬敏感的加工過程。
“綠色”石墨烯是一種通過高度可擴大規模加工過程生產的材料。該加工過程包括在等離子體反應器中將甲烷氣體（CH4，一種非常強力的溫室氣體）分解成氫原子和碳原子。然後，碳原子在氫氣氛中重新組合成石墨烯薄片。從甲烷氣體進入等離子體反應器到石墨烯形成的時間不到一秒。這種綠色大規模生產方法的速度和成本效益有望使石墨烯輕鬆地應用於多種不同行業。
更關鍵的是，由此產生的石墨烯納米片非常薄，微微起皺，而且不會堆疊（與剝落的材料不同），確保了最佳的電氣、熱和力學性能。這些特性使得這種易於使用的產品成為一種非常好的納米填料，適用於電子墨水、聚合物、金屬複合材料和塗料。
閱讀更多 杜巴在線 的文章
關鍵字: 2019未來科學大獎 化學 石墨
