编译 小西爱吃糖
2016十大新兴科技是由世界经济论坛评选，新兴科技元委员会编撰，其中包括先进科技推广成员《科学美国人》杂志主编Mariette DiChristina。我们相信这十大科技有能力改善我们的生活质量，实现行业转化并保卫我们的星球。十大科技清单也提供了一个机会，让我们可以在这些技术未被广泛采纳前，就可能的人文，社会，经济和环境风险问题展开讨论。
混搭各自具有独特光学，机械和电子特性的超薄合成物会生成适用于广泛功用的定制材料。
新材料会改变世界。我们定义青铜时代和铁器时代是有原因的。 坚固的不锈钢和硅让现代社会成为可能。现在有一种新材料，每个都包含单一原子层，正将材料潜力发挥推向极致。这类材料被称为二维材料，在过去的几年间已经发展为包括格构碳原子（石墨烯），硼（硼烯），六角氮化硼（白石墨烯），锗（锗烯），硅（硅烯），磷（磷烯）和锡（单层锡）。更多的二维材料在理论上都已经可行只是还没有合成，比如来自于碳的石墨炔。每个都具有激动人心的特性，而且各种各样的二维材料可以像乐高块一样被组合起来建造更多的新材料。
单原子层的革命始于2004年，当时两位科学家用透明胶带制造了著名的二维石墨烯 ——那可能是第一次用幼儿园教室里找到的工具实现诺贝尔奖级别的科学。石墨烯比钢铁还坚固，硬度高过钻石，几乎比任何物质都轻，透明，有弹性，而且导电速度超快。除了水蒸气可以自由穿过它的分子网格，大部分物质都无法渗透它。
石墨烯最初比黄金还贵，但因为生产技术的改良，价格已经降低很多。六角氮化硼现在也可以商业化了，而且也开始生产技术优化。石墨烯现在已经便宜到可以用于净水器，它可以使脱盐和污水处理成本低廉。 由于成本不断下降，石墨烯可以用于铺路的混合物或混凝土，净化城市空气，因为它最大的优势就是吸收大气里的一氧化碳和氧化氮。
其他的二维材料可能也会沿续石墨烯的发展轨迹，在成本下降的同时因为技术人员找到利用它们特性的途径，而找到大规模使用的应用领域，像电子设备一样的高价产品。以石墨烯为例，它已经被用于制作可以缝进衣服的柔性传感器，或者现在的3D打印使用添加物生产技术可以直接把它打印进纤维里。当添加入聚合物时，石墨烯可以生产更牢固但是更轻盈的飞机机翼和自行车轮胎。
六角氮化硼和石墨烯、氮化硼结合可以改良锂离子电池和超级电容。这种材料将更多能量打包入更小的空间，可以减少充电次数，延长电池寿命，降低重量和损耗，从智能手机到电动车都能受益。
任何时候新材料进入环境，毒性都是让人担心的事。谨慎小心，对问题时刻警惕是明智之举。对石墨烯毒性的研究至今已有十年，尚未发现任何对人体健康和环境的影响。但是研究还在继续。
二维材料的发明为技术人员提供一套强大的新工具。科学家和工程师们对此兴奋不已，混搭各自具有独特光学，机械和电子特性的超薄合成物会生成适用于广泛功用的定制材料。钢铁和硅，作为20世纪工业的奠基石，和二维材料家族比起来显得如此笨拙粗糙。
网友评论