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2004 年，英国曼彻斯特大学科学家安德烈盖姆与康斯坦丁诺沃肖洛夫，以机械剥离法首次成功制备出由单层碳原子构成的石墨烯薄片。这一突破性发现不仅证实了二维晶体材料在有限温
2004 年，英国曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以机械剥离法首次成功制备出由单层碳原子构成的石墨烯薄片。这一突破性发现不仅证实了二维晶体材料在有限温度下的稳定存在，更以颠覆性成果改写了凝聚体物理学的传统认知 —— 此前学界普遍认为二维晶体因热力学不稳定性难以独立存在。
作为目前已知的世界最薄二维材料，石墨烯由单层碳原子以蜂窝状晶格排列构成，集多项优异性能于一身 —— 厚度仅为头发丝直径的极小比例，密度极低，硬度却远超钢铁，同时兼具出色的柔韧性，可被大幅拉伸而不断裂。其电学性能尤为突出：室温下电子迁移率显著高于传统硅材料，热导率也远胜金属铜。
凭借这些颠覆性性能及在能源存储、高频电子器件、复合材料等领域的重要应用潜力，2010 年，石墨烯发现者 —— 英国科学家安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫因 “在二维石墨烯材料的开创性实验” 荣膺诺贝尔物理学奖。这一奖项不仅是对二维材料理论突破的认可，更标志着石墨烯开启了材料科学的全新时代。
“新材料之王”石墨烯性能：
1.卓越的电学特性：石墨烯是室温下导电性能最为优异的材料，其电导率高达 108Ω/㎡，电阻远低于铜、银等传统导电金属，电子能在其表面近乎无损耗地高速迁移，为高速电子器件的发展带来新可能。
2.独特的光学特性：在宽广的波长范围内，石墨烯的吸收率稳定保持在 2.3% 左右，对可见光的透过率更是达到 97.7%，近乎 “透明” 的特性，使其在光学器件和透明导电电极等领域极具应用价值 。
3.惊人的力学特性：看似纤薄的石墨烯，强度却达到普通钢材的 100 倍之多，抗拉强度和弹性模量分别高达 125GPa 和 1.1TPa ，刚柔并济的特性使其成为增强复合材料性能的理想选择。
4.超强的热学特性：作为目前导热系数最高的材料，完美无缺陷的单层石墨烯导热系数可达 5300W/（m·K），高效的热传导能力，使其在散热材料、热管理系统等方面优势显著。
5.良好的生物相容性：通过植入羧基离子，可在石墨烯表面引入活性功能团，显著提升材料与细胞、生物组织的反应活性，为生物传感器、药物载体、组织工程等生物医学领域的研究和应用开辟了新方向。
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