6月5日下午，筆者在浙江(jiang)大學高分子系的實驗室里，見到了這一(yi)神(shen)秘材料：它的導(dao)熱(re)(re)率最(zui)高達到2053W／mK（瓦／每米每度）——可以媲美目前世界上導(dao)熱(re)(re)最(zui)有優勢的材料金(jin)剛(gang)石，創造了世界上宏觀材料導(dao)熱(re)(re)率的新(xin)紀錄；同時還(huan)具有超柔性，可被反復折疊6000次，承受彎曲十(shi)萬次。
這(zhe)就是(shi)浙江大學高(gao)(gao)分子系高(gao)(gao)超教授團隊制(zhi)造(zao)出的一種(zhong)新型材料“石墨烯膜”材料，它解(jie)決了宏觀材料高(gao)(gao)導(dao)熱和(he)高(gao)(gao)柔性(xing)不能兼顧的世界性(xing)難題。
在新(xin)(xin)一期《先(xian)進材(cai)料(liao)》（《Advanced Materials》，材(cai)料(liao)科學(xue)領域(yu)的國際領先(xian)學(xue)術雜(za)志之一）上(shang)，高教授團(tuan)隊發表了(le)相關的論文(wen)，這種新(xin)(xin)材(cai)料(liao)，有望在新(xin)(xin)一代柔性(xing)電子(zi)器件、航空(kong)航天等領域(yu)獲(huo)得重要應用(yong)。
要不冷酷到底 要不脆弱不堪
大(da)多數(shu)的電子(zi)器(qi)件，有(you)“直男(nan)”的性格：導熱能力強，但(dan)不(bu)夠柔韌。比如有(you)些(xie)無機(ji)陶(tao)瓷(ci)晶體材料(liao)，導熱率非常高，但(dan)卻脆弱得很。好像男(nan)人(ren)長得高帥，但(dan)太大(da)男(nan)子(zi)主(zhu)義，一言(yan)不(bu)合就崩掉；
再(zai)比如金屬材(cai)(cai)料，雖然具有(you)好(hao)的延展性，但其導熱率最高值約為429W／mK。這(zhe)種材(cai)(cai)料如果是“男子(zi)”，男友力(li)高，吵架會讓著你，但是不(bu)高冷。
直(zhi)到英國曼(man)徹斯特大學Andre Geim和Konstantin Novoselov兩(liang)位教授發現了溫柔與(yu)高(gao)冷兼得(de)的石墨烯(xi)，才解決(jue)了這個問題，他們(men)兩(liang)位因此獲得(de)2010年(nian)諾貝爾(er)物(wu)理學獎。
人們發現了(le)“理想男(nan)友”，石(shi)墨烯這種(zhong)碳材料，為(wei)解決(jue)“兼顧(gu)導熱性與柔韌性”，提供了(le)理論上的(de)可能。
但遺憾(han)的(de)(de)是，目前已(yi)報道的(de)(de)粉體(ti)型石墨烯，片(pian)小、缺陷多。用它們組(zu)裝而成的(de)(de)宏觀材料(liao)，導熱(re)率(lv)和柔韌性都欠佳(jia)，還比(bi)不上已(yi)經商業化(hua)的(de)(de)石墨膜(mo)。
石墨膜是什么？它就用在你(ni)的(de)手機背板上(shang)(shang)。它的(de)散(san)熱性基本能(neng)夠承(cheng)受住手機高(gao)功率工(gong)作，頂多(duo)是在打游戲時(shi)候(hou)有點發燙(tang)；一般的(de)石墨膜在柔韌性上(shang)(shang)，還能(neng)和塑料拼一拼——彎一彎沒問(wen)題(ti)，但折疊(die)幾次(ci)，就會斷掉(diao)。
到底牛在哪里 和石墨膜PK一下
不過(guo)，作為(wei)一支潛(qian)力股，石墨(mo)烯當然不會被(bei)輕易放棄，這從石墨(mo)烯概念股受到市場關注就可見(jian)一斑(ban)。
2013年，高超團(tuan)隊制備(bei)出世界上最輕固(gu)態材料(liao)碳海(hai)綿。報道(dao)問世當天，石墨(mo)烯相關的內地股(gu)票全線飄(piao)紅。
而這(zhe)一(yi)次，高(gao)超(chao)團隊創造(zao)性地提出(chu)了(le)“大(da)片(pian)微褶皺(zhou)(zhou)”的(de)新(xin)思路(lu)，制(zhi)備出(chu)石墨(mo)烯膜——把大(da)片(pian)石墨(mo)烯交錯壘疊起來，制(zhi)作成宏(hong)觀石墨(mo)烯膜，可實現高(gao)導熱率；然后(hou)給石墨(mo)烯膜加(jia)入微褶皺(zhou)(zhou)結構(gou)，使材(cai)料在拉伸彎折時有足夠(gou)的(de)拉伸空間，就可確(que)保(bao)高(gao)柔性。
昨天，在浙(zhe)大的(de)實驗室里，錢報記(ji)者第一次近距離看(kan)到了石墨烯膜(mo)，顏色跟海苔差不多，柔軟(ruan)得像布料。
效果怎(zen)樣(yang)？高超團隊(dui)買了一只目前(qian)市場上號稱背板散熱膜(mo)最先進(jin)的手(shou)機。用(yong)手(shou)機背后的石墨膜(mo)，和他們(men)制備的石墨烯膜(mo)進(jin)行(xing)了比對測試：
先比(bi)導(dao)熱性。同樣(yang)是(shi)玩游戲《王者榮(rong)耀(yao)》，通過石墨(mo)(mo)膜散熱的那只手(shou)機，測量(liang)到背板(ban)CPU處的溫度大概是(shi)39℃。而換成用上石墨(mo)(mo)烯膜的手(shou)機，背板(ban)溫度33℃。
雖然只有(you)6℃的差值，但一(yi)般來講，手機體溫(wen)提高(gao)(gao)8－10℃，“發高(gao)(gao)燒”的頻率越高(gao)(gao)，報廢期限就(jiu)來得(de)越快。而電(dian)子產品失效率，50％以上(shang)是由于高(gao)(gao)溫(wen)。
再比柔韌性(xing)。目前最牛的(de)石(shi)墨膜材(cai)料，可(ke)以(yi)(yi)在同(tong)一個地(di)方(fang)正反方(fang)向(xiang)共折疊6次(ci)。而高超團隊的(de)石(shi)墨烯(xi)膜，可(ke)以(yi)(yi)耐受10萬(wan)余次(ci)的(de)彎曲，同(tong)時不影響其導(dao)熱導(dao)電(dian)性(xing)能。更神奇的(de)是，在反復折疊6000次(ci)后，這張(zhang)石(shi)墨烯(xi)膜仍沒有斷裂。
將(jiang)來，人類的(de)事業仍然關乎腳(jiao)踏實地的(de)地球生(sheng)活和仰望星空(kong)的(de)探索(suo)事業。
可以(yi)想象一下，如果要手(shou)機像手(shou)鐲一樣隨意彎扣在(zai)手(shou)腕上(shang)，至少作為導熱用的石墨烯膜已經攻克了這一難題(ti)。
更高端的(de)(de)應用，還可以體現在探索(suo)宇宙奧妙上，飛(fei)出外太(tai)(tai)空的(de)(de)航(hang)天器，還面臨節省材料、減少重(zhong)量，面朝(chao)、背(bei)對太(tai)(tai)陽產生巨(ju)大(da)溫差等問(wen)題(ti)，有(you)一種可以屈伸又(you)高導(dao)熱性的(de)(de)材料，可以一并解決這些(xie)問(wen)題(ti)。
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