早在 2012 年，華為董事長任正非在接受媒體采訪時聲稱：“這個時代最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代”。這句話說的一點都沒錯。近些年來科學家正在加速挖掘石墨烯材料的用途，從太陽能電池到感光元件，從超級電容器到抗癌藥物……你都可以看到石墨烯的身影?，F在，科學家又為這個神奇的材料挖掘了新用途：他們開發了一種智能石墨烯涂層，它可以透過色彩變化來顯示房屋架構斷裂的地方。

    石墨烯是什么？

    在介紹這項技術前，你可能想問，石墨烯到底是何方神圣？

    曼徹斯特大學教授 Geim 和 Novoselov 在《Natural Material》發布的論文，將石墨烯定義為“一種平面單層緊密打包成一個二維（2D）蜂窩晶格的碳原子。

    它是元素碳的同素異形體，雖然和碳具有相同的原子數，但是由于以不同的方式排列，因此具有與之不同的性質。

    這么說你可能沒什么感受不到石墨烯的神奇，讓我們類比一下吧：

    它的拉伸強度為 130GPa（Gigabit 帕），比鋼強 100 倍以上；

    它的柔性強、透通而且導電性高，并且對大多數氣體和液體不滲透。

    總之，幾乎沒有什么是石墨烯做不到的。

    基于石墨烯各種各樣”逆天“的特質，德國萊布尼茲聚合物研究所的研究人員開發了一種智能石墨烯涂層，在房屋架構發生斷裂的地方，石墨烯涂層會透過自身色彩的變化來提醒我們。

    萊布尼茲研究所復合材料系的科學家 Shang-Lin Gao 表示：

    世界各地的大量關于石墨烯的研究工作都著重于單層石墨烯，它為很多應用提供了功能廣泛的涂層；

    然而我們的工作則側重于不同大小和厚度的多層石墨烯納米片。透過重疊這些石墨烯納米片，我們首次實現了架構的可變著色。

    這種色彩的變化可以精確到納米級別的機械變形。

    受到魚鱗反射光的啟發，參與該項目的科學家設計出一種石墨烯涂層，可放大特定波長的光，同時也會削弱一些其他光波。

    石墨烯薄片放置在某些特定角度上，你會發現，損壞的區域會反射紅光、黃光和綠光，完好的區域則不會反射光束。

    簡單來說，光的色彩可以根據一個區域所受壓力的嚴重程度而改變。因此，你可以想像利用石墨烯涂層的反射作用，透過不同的色彩程序碼來顯示特定區域損傷的嚴重程度。

    這項技術的應用前景

    技術相較而言是抽象的，說了這么多，你可能最關心的是石墨烯涂層技術到底如何讓生活變得更好。

    它最大的應用就是提供人眼難以觀測的微裂紋，以更保障人們的安全。

    涉及運輸的大部分技術都包含復雜的人造結構。

    通常情況下，我們很難確定橋梁和飛機結構是否完好，畢竟微小的缺陷就可能導致巨大的事故，后果不堪設想。

    而這種新的石墨烯涂層則可使檢查人員輕松透過色彩變化，肉眼觀察到橋梁和飛機結構出現的問題，防范于未然。

    這種材料對新太空站的建立可能更重要。將偵測設備傳送到太空非常昂貴，但是藉助石墨烯材料，宇航員目視就能檢查出設備有裂縫的位置，極有助于航太部門節約資源。

    一個和更多人生活息息相關的應用是在我們日常居住的房屋。

    很多房子一住就是好幾十年，雖然看上去飽經風霜、坑坑洼洼，但真要說出哪里有問題要修理，倒還真被問住了。

    而且，這種涂料或許會對地震多發區域的房屋建設與防護有重要作用。

    有了新的這種石墨烯材料，你就可以輕松地看到房屋那里出現問題，能夠更針對特定處修整，既能夠保證安全性，又省下了全面檢查的錢。

    不過，在我們真正使用石墨烯涂層技術之前，科學家說還需要進行更多測試，來確定涂層材料是否真能完美地完成自身的工作。

    目前，石墨烯涂層的研制工作還處于早期階段。Shang-Lin Gao 教授指出，為了應對石墨烯涂層的生產量擴張、參數調控等相關的挑戰，研究和投資方面還有很多工作要做。

    如果這些技術得到有效的解決，變色石墨烯涂料可能會成為設計師、結構工程師眼中的無價之寶。

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責任編輯：劉洋

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