我们平常所说的钻石（金刚石），就是由碳原子组成的。碳原子排成四面体，碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性，于是形成了金刚石。

但金刚石由于是天然物质，因此含有杂质。

但碳元素形成的另外一种物体石墨烯（Graphene）就不同了，它是完全纯洁的物体。虽然也是由碳原子组成（跟钻石是同素异形体）。但是石墨烯的原子尺寸结构非常特殊，石墨烯是由一层碳原子构成的二维碳膜（只有一层原子厚度），它是世界上唯一只有一层原子构成的物质，特殊到必须用量子场论才能描绘。

2004 年，英国曼彻斯特大学物理学家将它成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，因此 2010 年诺贝尔物理学奖。

铅笔里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。

石墨烯有多神奇？

1. 石墨烯塑料

在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高 30 摄氏度。

科研人员还发现，细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类的细胞则可以正常生长。

2. 石墨稀导电性极佳

由于石墨烯的电子在一个平面内，其运动速度达到了光速的三百分之一，远远超过了电子在一般导体的运转速度，所以导电性极佳。如果用石墨烯制作电容装置，它的充放电速度是锂电池 100 倍——1000 倍，石墨烯手机充电时间只需 5 秒，电池就满档，可以连续使用半个月! 石墨烯电池只需充电 10 分钟，环保节能汽车就有可能行驶 1000 公里!

很多人抱怨智能手机用不多久就得一天充几次电，但不久之后“一天一充”的现状将成为历史，充电宝也将被新技术所淘汰。

3. 石墨稀的电子传输速度极快

在信号传输方面，石墨稀的电子传输速度极快，它制造的处理器频率有望达到 1THz 以上，是目前硅芯片的 100 到 1000 倍。根据 IBM 的研究人员们在《科学》杂志上展示的石墨烯晶体管，其最高射频速度高达 100GHz（每秒 1000 亿次循环），而此前的最好成绩是 40GHz。

在承受性方面，石墨烯可承受 1 亿 ~2 亿 A/cm2 的电流密度，这是铜耐受量的 100 倍左右。

在信号感应方面，石墨烯由于有巨大的表面，所以对周围环境极其敏感，传感极为灵敏，即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到，从而捕捉到微小的电阻变化。据新加坡一个科研团队展示的科研成果，石墨烯感光元件的性能比传统传感器强 1000 倍，在昏暗的光线环境中，这类传感器依然能够捕捉到较为清晰的物体影像。

除此之外，有研究者试着用石墨烯纳米带来制成量子点，他们在纳米带的某些特定位置改变宽度，形成量子禁闭。

4. 石墨炸弹

在军事方面，美军在轰炸科索沃的军事行动中就曾大量使用石墨炸弹，早在海湾战争时期，美军就在伊拉克使用这种石墨炸弹来瘫痪萨达姆政府的供电设施和通讯网。最后使伊拉克全国供电系统 85% 瘫痪。

放眼未来，互联网正在升级到物联网，无论是 5G 还是智能时代，未来一定是万物互联的。这就对智能设备材料的性能、传感性、敏感度都提出了更高的要求，目前来看石墨烯已经做好了充分的准备，是最好的基础材料，石墨烯才是万物互联的基石！

因此石墨烯被称为“黑金”，对于未来的超级计算机来说，石墨烯也有可能成为材料备选。科学家预言石墨烯将改变人类的 21 世纪。

鉴于石墨烯所蕴含的无限应用潜力，世界各国都在不遗余力推动石墨烯产业化发展。2011 年英国将石墨烯确定为今后重点发展的四项新兴技术之一，2013 年，韩国宣布将在国内形成石墨烯联盟。2013 年 1 月，欧盟委员会将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一，十年提供 10 亿欧元资助，将石墨烯研究提升至战略高度。全球已有超过 200 个机构和 1000 多名研究人员从事石墨烯研发。

此外，全球各大企业，尤其是通讯巨头都在争相投入，三星、苹果和谷歌公司开始积累各种与石墨烯有关的专利，未来的竞争之战已在实验室打响。

华为总裁任正非很看好石墨烯。他认为目前一些新技术新商业模式的颠覆还不足以动摇整个时代。这个时代将来最大的颠覆，是石墨烯时代颠覆硅时代。

据报道：中国现在已成功做出世界第一块石墨烯太赫兹芯片，而且世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”，已经在中国诞生。用锗衬底上直接制备石墨烯。

泰晤士报指出，在截至今年初的逾 2.5 万件石墨烯应用专利申请中，近 1/3 来自中国。只有 12 件申请来自曼彻斯特。2015 年全球石墨烯专利数据显示：排名首位的依然是中国，之后是美国、韩国、日本。（转载至作品《时代之巅》，作者水木然）。