2004年，曼彻斯特大学2位研究员Andre Geim和Kostya Novoselov成功地从石墨中分离出了石墨烯，这项成果使得他们两位在2010年荣获诺贝尔物理学奖。其中，石墨烯的发现者之一、诺贝尔物理学奖得主Andre Geim曾经对石墨烯做过这样形容：“石墨烯对很多人来说，就像爱丽丝仙境一样，非常神奇。”

不知道大家还记不记得前一阵习大大访问英国之旅，其中有个细节就是习大大专门去英国曼彻斯特大学石墨烯研究所参观了一下。2015年10月23日，习大大参观的曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所（National Graphene Institute）以夺目之势走进了石墨烯粉们的眼球。

神奇石墨烯，到底何方神圣？

石墨烯是一种研究性极强的多用途物质，是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，只有一个碳原子的厚度。碳原子之间相互连接成六角网格。铅笔芯用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起，而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。

石墨烯是由碳六元环组成的二维(2D)周期蜂窝状点阵结构，它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene)，卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nano-tube, CNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite)，因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环， 是目前最理想的二维纳米材料。

石墨、石墨烯、碳纳米管和球烯之间的关系

石墨烯是迄今为止自然界最薄、强度最高的材料，具有透明、导电性强、可弯折、机械强度好等特征，可以被无线拉伸，弯曲到很大角度不断裂，还可以抵抗很高的压力，它可以像钻戒一样坚韧，比钢铁强200倍，又像橡胶一样坚韧。

石墨烯出现在实验室中是在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家Andre Geim和Kostya Novoselov发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。

可提取石墨烯的石墨粉

石墨烯有着非同寻常的导热性和导电性。自从2004年第一次被成功制造出来之后，就被科技界看好，认为它是一种颠覆性的全新材料，因其优异的特性，许多人认为21世纪将成为“石墨烯时代”。

中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究院成会明认为，石墨烯的导电率很高，化学结构又十分稳定，是一种用于移动电池、电源很理想的电极材料。可以和电子元件、电子设备进一步结合，以增强其它储电设备的储电率。

石墨烯的另一个神奇之处在于“零渗透”——所有气体、液体都无法渗透，有着“针插不进，水泼不进”的本事。比如，给船体涂上石墨烯涂层，海水中重金属离子等就无法穿透这层薄膜去腐蚀船体。

让人感到惊奇的远不止这些。石墨烯具有很强的吸附性，科学家正在研究用它做过滤装置，用于海水淡化、污水处理等领域。它几乎又是完全透明的，具有非常好的透光性，适合作为透明电子产品原料。

当石墨烯遇到3D打印

尽管目前大多数桌面级3D打印机都仅限于塑料线材，但许多制造专家都认为，3D打印技术更多的创造潜力蕴藏在范围更广的其他材料和应用特征上，比如我们现在讨论的石墨烯材料。

2016年2月9日，美国Lawrence Livermore国家实验室（LLNL）和加州大学Santa Cruz分校的科学家们宣布，他们首次使用超轻的石墨烯凝胶3D打印出超级电容，从而为产品设计师更加自由、不受设计限制地将高效能源存储系统用于智能手机、可穿戴设备、可植入设备、电动汽车和无线传感器打开了大门。

美国科学家用石墨烯3D打印出超轻超薄的超级电容

据了解，LLNL的研究团队使用了一种被称为直接油墨书写（direct-ink writing）的3D打印工艺和该实验室自己设计的氧化石墨烯复合油墨来打印微结构，制造出可以保留能量的超级电容，比当前使用电极制造的同类电容薄10到100倍。

这种3D结构的超级电容器充电速度非常快

这种石墨烯“线材”能够通过挤出头3D打印微结构，一旦3D打印成指定的结构之后，这个石墨烯对象还需要进行热处理，以确保它具有石墨烯的所有特性，在此之后，这些3D打印的对象就可以用于各种处理，并仍会保持其石墨烯的性质。

显微镜下的3D打印石墨烯

2016年1月28日，该成果发表在《Nano Letters》杂志上，这项技术突破了2D制造的限制，用它可制造出各种各样复杂的3D结构，这项技术可使我们在智能手机里为能量存储系统留下一个很小的空间即可。这种超级电容器的充电速度非常快，理论上只需要几分钟或者几秒钟即可完成充满电量。

Graphene 3D Lab推出的新型3D打印材料Graphene Flex Foam（石墨烯柔性泡沫）

关于3D打印技术与石墨烯的结合，另一个值得关注的事件就是：2015年11月23日，知名3D打印材料公司Graphene 3D Lab通过其电子商务网站向外界宣布推出新型3D打印材料Graphene Flex Foam（石墨烯柔性泡沫）。

该材料具备重量轻、可重构，具有多孔结构，而且易于使用和处理等特点

Graphene Flex Foam是一种多层独立式柔性石墨烯泡沫，它将导电性弹性复合材料与超轻的石墨烯泡沫结合在了一起。这种泡沫，实际上是具有高导电性的三维化学气相沉积（CVD），与复合材料结合，从而具备了石墨烯的多个优良属性。作为一种柔软的泡沫，该材料具备重量轻、可重构，具有多孔结构，而且易于使用和处理等特点。

Graphene Flex Foam是在离子电池的电极制造中优质的基本材料，非常适合用于穿戴电子产品，这是因为电子器件、传感器和导线等都非常需要通过这种柔性的可穿戴材料来实现。

消息来源：ofweek