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(xué)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。

現(xiàn)在，科學(xué)家又為這個神奇的材料挖掘了新用途：他們開發(fā)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(gòu)斷裂的地方。

石墨烯是什么？在介紹這項技術(shù)前，你可能想問，石墨烯到底是何方神圣？

曼徹斯特大學(xué)教授 Geim 和 Novoselov 在《Natural Material》發(fā)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(shù)，但是由于以不同的方式排列，因此具有與之不同的性質(zhì)。

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(dǎo)電性高，并且對大多數(shù)氣體和液體不滲透?？傊?，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(zhì)，德國萊布尼茲聚合物研究所的研究人員開發(fā)了一種智能石墨烯涂層，在房屋架構(gòu)發(fā)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(fù)合材料系的科學(xué)家 Shang-Lin Gao 表示：世界各地的大量關(guān)于石墨烯的研究工作都著重于單層石墨烯，它為很多應(yīng)用提供了功能廣泛的涂層；然而我們的工作則側(cè)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(xiàn)了架構(gòu)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(fā)，參與該項目的科學(xué)家設(shè)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(fā)現(xiàn)，損壞的區(qū)域會反射紅光、黃光和綠光，完好的區(qū)域則不會反射光束。簡單來說，光的色彩可以根據(jù)一個區(qū)域所受壓力的嚴(yán)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(qū)域損傷的嚴(yán)重程度。

這項技術(shù)的應(yīng)用前景

技術(shù)相較而言是抽象的，說了這么多，你可能最關(guān)心的是石墨烯涂層技術(shù)到底如何讓生活變得更好。它最大的應(yīng)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?shù)拇蟛糠旨夹g(shù)都包含復(fù)雜的人造結(jié)構(gòu)。通常情況下，我們很難確定橋梁和飛機結(jié)構(gòu)是否完好，畢竟微小的缺陷就可能導(dǎo)致巨大的事故，后果不堪設(shè)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)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(shè)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(shè)備有裂縫的位置，極有助于航太部門節(jié)約資源。一個和更多人生活息息相關(guān)的應(yīng)用是在我們?nèi)粘＞幼〉姆课?。很多房子一住就是好幾十年，雖然看上去飽經(jīng)風(fēng)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(fā)區(qū)域的房屋建設(shè)與防護(hù)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(xiàn)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(shù)之前，科學(xué)家說還需要進(jìn)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(yīng)對石墨烯涂層的生產(chǎn)量擴張、參數(shù)調(diào)控等相關(guān)的挑戰(zhàn)，研究和投資方面還有很多工作要做。如果這些技術(shù)得到有效的解決，變色石墨烯涂料可能會成為設(shè)計師、結(jié)構(gòu)工程師眼中的無價之寶。