一層碳原子，厚度僅有0.334納米，卻是世界上已知最薄、強度最高的材料。保鮮膜厚的石墨烯，可以承受一頭大象立于鉛筆之上產生的壓力。它的強度是鋼的200倍，導電率是銀的1.6倍，導熱系數是銅的13倍，它是完美的柔性透明材料。自2004年被發現以來，石墨烯備受推崇，被公認為是可以改變世界的“新材料之王”。

2004年，英國兩位科學家用透明膠帶粘住石墨，然后對折撕開，這樣石墨一分為二又薄了一層，一遍又一遍地重復這個過程。石墨片越來越薄，最終得到了只有一層碳原子的石墨烯。

高品質石墨烯晶圓，是引領未來的戰略材料，在集成電路、微機電系統和傳感器等領域具有廣泛的應用前景。

2020年，劉忠范團隊實現了石墨烯晶圓的量產。不僅如此，他們還突破了石墨烯從銅基底往金剛石、硅基等不同基底上的無損轉移。

檢測結果表明，新制備的石墨烯晶圓良品率超過95%。這意味著，他們為新一代高性能電子與光電子芯片，奠定了堅實的材料基礎。

一幅石墨烯電暖畫，可以為一間20平方米的房屋供暖；石墨烯異常的強韌性可以防彈；添加了石墨烯的電池，容量更大且輕便；石墨烯還可作為硅的替代品制造超微型晶體管以及新一代電子元件，從而大幅提高計算速度。

液態金屬，極有可能打破科幻與現實的藩籬

1991年上映的《終結者2》，被譽為90年代的科幻經典。片中的機器人由閃耀著金屬光澤的流體構成，為了偽裝，它可以隨意變形。無論遭遇什么傷害，都能夠快速自修復。

這個震撼的形象令材料科學家劉靜念念不忘。劉靜研究的液態金屬，極有可能打破科幻與現實的藩籬。

在元素周期表的118個元素中，金屬占據96席，其中只有零星幾種金屬在常溫下處于液態，人們把這類金屬統稱為液態金屬。

劉靜帶領團隊相繼發現了液態金屬許多超乎想象的奇特現象。比如，在電解質中，液態金屬會在電極作用下發生定向運動。它們可以在比自身體積小數十倍的狹小空間自由穿梭，也可以實現坡道蠕動、自由塑形。磁場作用下，液態金屬可實現變形、重構。它甚至擁有生命最基本的特征，可以產生節律性和周期性運動，就像人體心臟的跳動。

不過，迄今為止，關于液態金屬的應用卻少之又少。因此在科學界，液態金屬仍被公認為前沿科技。

2001年，劉靜團隊在國際上首次提出液態金屬計算機芯片冷卻技術。后來，美國國家航空航天局也將液態金屬散熱技術列為未來前沿技術。

劉靜團隊新制的液態金屬導熱膏的熱導率是水冷效果的四十多倍，風冷的一千倍。這意味著，發端于中國的液態金屬冷卻技術，有能力解決高端芯片及器件面臨的熱脹難題。不久的將來，它或將成為高端計算機的標配。

耐高溫、御嚴寒！它，如何成為“祝融號”的超級戰服？

2021年5月，中國籍“祝融號”探測車從地球出發，奔向火星。

在遙遠的火星，環“祝融號”溫度的變化區間從1200°C到零下55°C，溫差接近1300°C。面對冰與火的極限挑戰，中國科學家曾尋遍全球，希望找到一種特殊的材料，為“祝融號”制作一件高溫時耐火、低溫下御寒的超級戰服。

近乎絕熱的隔熱能力、質量輕到可以忽略不計，氣凝膠一舉打敗萬千對手，成為“祝融號”戰服材料的不二選擇。

二十萬倍的掃描電鏡下，氣凝膠呈現納米級網狀骨架，體積超過99%的孔隙全部由空氣填充。

空氣是熱的不良導體，被網限制的空氣在氣凝膠內無法流動，以致氣凝膠的導熱率比空氣還低，它無可厚非地成了隔熱材料界的超級明星。

曾從事水泥研究的沈曉冬團隊制備出一種新型氣凝膠。歷時三個月，耐1200°C高溫的動力電池隔熱材料，國際首創的新型氣凝膠產品誕生了。

動力電池一旦熱失控，從冒煙到爆炸僅需5至6秒，如果用氣凝膠在電芯與電芯之間修筑一道防火墻，那么某一個電芯熱擴散失控，熱量不會很快傳到臨近電芯。

氣凝膠制成的催化劑，網孔結構加大了接觸面積，催化效果更加顯著；氣凝膠海綿般的吸附性，曾深入太空捕捉塵埃，未來或許還可以治理大氣污染，甚至凈化污水。作為新材料的翹楚，氣凝膠向人類開放了全部可能。人類也必將帶著好奇，解鎖并創造更多氣凝膠的未來。

傳說中的超導材料，居然是這樣制造出來的……

1911年，科學家把汞冷卻到零下269°C左右時，發現汞的電阻突然消失了即零電阻。零電阻意味著通電不會產生熱損耗，那是傳說中的第一個超導體。

如今，人們陸續發現了55種元素有超導能力，并創造出上千種具有超導屬性的合金、氧化物甚至有機物。在眾多超導材料中，鈮鈦合金被認為是可以建造強大磁場的優選材料。

郭強，是全球唯一掌握鈮鈦超導材料制造全流程的團隊的首席工程師。2010年，他們制造的產品，打敗了國際上的強勁對手，獲準應用在全球最大的核聚變工程實驗堆ITER。

鈮鈦合金棒材被封裝在99.99%高純度銅管內，制成超導單芯。銅是電和熱的優良導體，當鈮鈦合金失去超導能力時，銅可以為電流和熱量提供備用通道。

在長達9萬多米的細線內部，是3288根比毛發還細的芯絲，直徑不到10微米，已經臨近斷裂的極限。這般纖細的超導線材，可以承受更大的電流，意味著通電會形成更加強大且穩定的磁場。

戳視頻，看郭強團隊為中國最新一代聚變實驗堆研制的超導線材↓↓↓

超導材料，被稱作“當代科學的明珠”，核磁共振、磁懸浮列車、超導電機、電纜，凡是用到電的地方，超導體都可能帶來顛覆性的影響。

求木之長，必固其根本

欲廈之高，必牢其基礎

制造強國，必是材料強國

來源：央視財經