【大家說科普】一支鉛筆里藏著一個石墨烯的世界

從咿呀學語到讀書識字，我們都遇到過一個好朋友，那就是鉛筆。

鉛筆為什么可以寫出字？

鉛筆之所以可以寫出字，與其內(nèi)部的石墨結(jié)構(gòu)以及碳層與碳層之間的范德華力有關(guān)。

鉛筆的芯心主要是由石墨組成，石墨是一種碳的同素異形體，具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)。每個石墨層內(nèi)的碳原子以共價鍵相連，形成了一個平面的六角形晶格。而不同層之間則通過弱的范德華力相互堆疊在一起。

在書寫時，鉛筆的石墨芯在紙張上留下石墨粉末。當鉛筆在紙張上滑動時，石墨層中的一些碳原子會被剝離，形成微小的石墨粉末，這種石墨粉末在紙張上的摩擦力的作用下會附著在紙上。

此時，石墨層與紙張之間形成了一個微小的范德華力。范德華力是一種分子間力，是由于分子中電子的分布不均勻?qū)е碌乃矔r電荷，從而引起相鄰分子之間的吸引力。這種微小的吸引力足以使得附著在紙上的石墨粉末穩(wěn)定地保持在紙張表面，從而形成了可見的文字、圖案等。

總結(jié)起來，鉛筆可以寫出字，是因為石墨芯中的石墨層可以通過范德華力與紙張表面產(chǎn)生吸引力，使得石墨粉末附著在紙張上，從而形成可見的印記。**這種范德華力在平常生活中也是許多現(xiàn)象的基礎(chǔ)，如膠水的粘性、螞蟻行列的排列等。

鉛筆芯中的石墨烯有人會問：將鉛筆芯中的石墨一層一層剝開，那么最后一層就是石墨烯嗎？

說得對，將鉛筆芯中的石墨一層一層剝開，確實可以獲得石墨烯。

石墨烯實際上是石墨的一個單層，是由一個碳原子層構(gòu)成的二維材料。通過機械剝離法，您可以使用膠帶將石墨的層次逐漸剝離，直到剝離到只有一個單層的厚度，這就是石墨烯。

這種方法被稱為“石墨烯的機械剝離法”或“Scotch tape方法”，它是石墨烯的最早制備方法之一，也是石墨烯的發(fā)現(xiàn)者安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在2004年制備石墨烯的方法之一。最終成就了2010年的諾貝爾物理學獎。

石墨烯的特殊性質(zhì)賦予了它廣泛的應(yīng)用前景，從電子學到生物醫(yī)學、能源和材料科學等多個領(lǐng)域，石墨烯都可能產(chǎn)生重大的影響。然而，盡管石墨烯在理論和實驗中都表現(xiàn)出令人興奮的特性，但要實現(xiàn)這些潛在應(yīng)用仍需要克服許多挑戰(zhàn)，如大規(guī)模制備、穩(wěn)定性等。石墨烯一度成為科學界最薄、最輕、最透明的導熱、導電材料，被無數(shù)科學家研究探索。

科學就在我們身邊，讓我們用不斷的學習認知更廣袤無垠的宇宙，發(fā)現(xiàn)更多如石墨烯一樣的新技術(shù)，用來改變我們的世界，讓生活更美好。那時候你會發(fā)現(xiàn)，科學之光，如此美麗。

現(xiàn)在你可以拿起一支鉛筆，在紙上畫出一道弧線，那就是許多許多層的石墨烯......讓我們用科學知識，將躍然紙上的石墨烯變得更加神奇吧。