取代石墨烯的材料(科学家发展非石墨烯新型材料)

来源：互联网知识问答 2025-10-23 11:06:22 7

科学与艺术。科技日报3360据《自然材料》杂志26日发表的最新研究，美国西北大学的工程师首次创造出一种双原子厚度的硼烯，打破了硼形成非平面团簇超越单原子层限制的自然趋势。

硼烯是一种单原子厚硼片，是由硼原子组成的单原子层厚度的二维材料。它比石墨烯更强、更轻、更柔韧，被科学界寄予厚望。在过去几年的很长一段时间里，石墨烯似乎在科学和工程界风靡一时，被誉为最具颠覆性的“新材料之王”，甚至被称为材料界的“黑金”。由此延伸出的各种精彩表现和应用让人大开眼界。

现在，科学家们将同样的技术应用于硼，从而形成了氧化硼——硼烯，看起来比石墨烯更令人兴奋。“下一代超级纳米材料”将诞生。硼烯被认为具有更广阔的应用前景，彻底改变了能源、传感器、催化剂等诸多领域的面貌。

硼烯具有许多理想的性质，包括高机械强度、柔韧性和声子介导的超导性。像碳基石墨烯一样，这些2D材料有可能彻底改变电子学的许多方面。然而，与石墨烯不同的是，将硼烯烃应用到实际应用中要困难得多。

虽然石墨烯可以通过简单地剥离石墨层来生产，但硼烯必须直接在基底上合成：这种方法是由美国西北大学的马克赫萨姆(Mark Hersam)的研究团队在2015年首次开发的。但硼烯有石墨烯没有的局限性：如果从真空室中取出，硼烯会在空气中迅速氧化，从而消除其导电性。这意味着硼烯材料必须在超高真空下处理，这严重限制了硼烯在实际设备中的集成。

研究小组发现，正确条件的关键是用于生长硼的衬底。在这项研究中，研究人员在平坦的银基底上培养硼烯。当暴露在非常高的温度下时，银会在原子阶梯结构之间形成异常平坦的“阶地”。

研究小组希望继续生长更厚的硼烯或创造具有不同原子几何形状的双层硼烯。

“新材料之王”石墨烯于2004年问世，在理工科领域大受欢迎。此后，人们一直试图设计新的二维材料，但目前只有硼烷具有与石墨烯相同的纯平面结构。在进一步的探索中，硼烯表现出了刚柔并济的优异性能。现在，双层硼烯的成功制备将进一步证明其在力学、光学、电学和传热领域全面开花的能力。虽然近期不可能实现非常大的突破性应用，但无疑代表了未来新材料的一个重要发展方向。

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