早(zao)在(zai) 2012 年(nian)，華為(wei)董事長任正(zheng)非在(zai)接受(shou)媒體采訪時(shi)聲稱(cheng)：“這個時(shi)代最大的(de)(de)顛覆，是石墨(mo)烯(xi)時(shi)代顛覆硅時(shi)代”。這句話說的(de)(de)一點(dian)都沒錯。近(jin)些年(nian)來科學家正(zheng)在(zai)加(jia)速挖掘石墨(mo)烯(xi)材料的(de)(de)用途(tu)，從太陽能電池到感光元件，從超級電容器到抗癌(ai)藥(yao)物……你都可(ke)以看(kan)到石墨(mo)烯(xi)的(de)(de)身影。

現在(zai)，科學家又為這(zhe)個(ge)神奇的(de)材料(liao)挖掘了新(xin)用途：他們開發(fa)了一種智能石墨烯涂層(ceng)，它可以透過色彩變化來顯(xian)示房屋架構斷裂(lie)的(de)地方(fang)。

石(shi)墨烯是什么？在介紹這項技術前，你可能(neng)想(xiang)問(wen)，石(shi)墨烯到底是何方神圣？

曼徹斯特大(da)學教(jiao)授 Geim 和 Novoselov 在《Natural Material》發布的(de)論文(wen)，將(jiang)石墨烯(xi)定(ding)義為(wei)“一種平(ping)面單層緊密打包成一個二維(wei)（2D）蜂窩(wo)晶格的(de)碳原子。它(ta)是元素碳的(de)同素異形體，雖然和碳具有(you)相(xiang)同的(de)原子數，但是由于以不同的(de)方式排列，因(yin)此具有(you)與之不同的(de)性質。

這么(me)說你可能沒什(shen)么(me)感受(shou)不(bu)到石墨(mo)烯(xi)的(de)神奇，讓我們類比(bi)(bi)一(yi)下(xia)吧：它的(de)拉伸強度為 130GPa（Gigabit 帕），比(bi)(bi)鋼強 100 倍(bei)以上；它的(de)柔性強、透通(tong)而且導(dao)電性高，并且對(dui)大多數氣體和液體不(bu)滲透。總(zong)之(zhi)，幾乎沒有什(shen)么(me)是石墨(mo)烯(xi)做不(bu)到的(de)。

基于石(shi)墨烯各(ge)種(zhong)各(ge)樣“逆天”的特質，德國萊布尼茲聚合物研(yan)究所的研(yan)究人員開發(fa)了一種(zhong)智能石(shi)墨烯涂(tu)(tu)層，在房屋(wu)架(jia)構發(fa)生斷(duan)裂的地方，石(shi)墨烯涂(tu)(tu)層會透過自(zi)身色彩的變化來提醒我們。

萊布(bu)尼茲研究所復合材料系(xi)的(de)科(ke)學家(jia) Shang-Lin Gao 表示：世界各地的(de)大(da)量(liang)關于石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)研究工(gong)作都著(zhu)重于單(dan)層石(shi)墨(mo)烯(xi)，它為很多應用提供了功能廣泛的(de)涂(tu)層；然而(er)我(wo)(wo)們的(de)工(gong)作則側(ce)重于不同大(da)小和(he)厚(hou)度的(de)多層石(shi)墨(mo)烯(xi)納米片(pian)。透(tou)過重疊這(zhe)些石(shi)墨(mo)烯(xi)納米片(pian)，我(wo)(wo)們首次實現了架構的(de)可變著(zhu)色。

這種色彩的(de)變(bian)化可(ke)以(yi)精(jing)確到納米級別的(de)機械(xie)變(bian)形。受(shou)到魚(yu)鱗反射(she)(she)(she)光的(de)啟發，參與(yu)該項目的(de)科學家設計出(chu)一(yi)種石墨(mo)烯涂(tu)層，可(ke)放大特(te)定(ding)波長的(de)光，同時(shi)也會(hui)削弱一(yi)些(xie)(xie)其他光波。石墨(mo)烯薄(bo)片放置在某(mou)些(xie)(xie)特(te)定(ding)角度(du)上，你會(hui)發現，損壞的(de)區(qu)域會(hui)反射(she)(she)(she)紅光、黃光和綠光，完好的(de)區(qu)域則不會(hui)反射(she)(she)(she)光束。簡單來說，光的(de)色彩可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)一(yi)個區(qu)域所受(shou)壓力的(de)嚴重程(cheng)度(du)而改(gai)變(bian)。因此，你可(ke)以(yi)想像利用(yong)石墨(mo)烯涂(tu)層的(de)反射(she)(she)(she)作(zuo)用(yong)，透過不同的(de)色彩程(cheng)序碼來顯示特(te)定(ding)區(qu)域損傷的(de)嚴重程(cheng)度(du)。

這項技術的應用前景

技(ji)(ji)術相較而(er)言是抽象(xiang)的，說了這(zhe)么多，你(ni)可能最關心的是石(shi)墨烯涂層(ceng)技(ji)(ji)術到(dao)底如(ru)何讓(rang)生(sheng)活變得更好。它最大的應用就(jiu)是提供人(ren)(ren)眼(yan)難以(yi)觀測的微裂(lie)紋，以(yi)更保障人(ren)(ren)們(men)的安全。

涉及運輸的(de)大(da)部分技術都包含復雜的(de)人(ren)造結(jie)構(gou)。通常情(qing)況下，我們很(hen)難(nan)確定橋梁和飛機(ji)(ji)結(jie)構(gou)是否(fou)完(wan)好，畢竟(jing)微小的(de)缺(que)陷(xian)就可能導(dao)致巨大(da)的(de)事故，后果(guo)不堪設想(xiang)。而(er)這種(zhong)新(xin)的(de)石(shi)墨烯涂層則可使檢查人(ren)員輕松透過色彩(cai)變化，肉眼觀察到橋梁和飛機(ji)(ji)結(jie)構(gou)出現的(de)問題，防范于未(wei)然。

這(zhe)種材料對(dui)新太空站的(de)(de)建立可(ke)能(neng)更重要。將(jiang)偵測(ce)設備傳送到太空非常(chang)昂(ang)貴，但是(shi)(shi)藉助石墨烯材料，宇航員(yuan)目視(shi)就(jiu)能(neng)檢(jian)查出設備有裂縫的(de)(de)位(wei)置，極(ji)有助于航太部門節約資源(yuan)。一(yi)個(ge)和更多(duo)(duo)人生活息(xi)息(xi)相關的(de)(de)應用是(shi)(shi)在我們日常(chang)居住(zhu)(zhu)的(de)(de)房(fang)屋。很多(duo)(duo)房(fang)子一(yi)住(zhu)(zhu)就(jiu)是(shi)(shi)好(hao)幾十年，雖然看上去飽經(jing)風霜、坑坑洼洼，但真要說(shuo)出哪里有問題(ti)要修理，倒還真被問住(zhu)(zhu)了。

而且，這種涂(tu)料(liao)(liao)或許會對地震多發(fa)區域的房(fang)屋建設與(yu)防護有重要作(zuo)用。有了新的這種石(shi)墨烯(xi)材料(liao)(liao)，你就(jiu)可以輕松地看到房(fang)屋那里出現問題，能夠更(geng)針對特(te)定處修整(zheng)，既能夠保(bao)證安全(quan)(quan)性，又省下了全(quan)(quan)面檢查(cha)的錢。不過(guo)，在我們真正使(shi)用石(shi)墨烯(xi)涂(tu)層技術之前，科學家說還需(xu)要進行(xing)更(geng)多測(ce)試，來確(que)定涂(tu)層材料(liao)(liao)是否(fou)真能完美(mei)地完成自身(shen)的工作(zuo)。

目前(qian)，石(shi)墨烯(xi)涂層的研制工作(zuo)還(huan)處于早期階段。Shang-Lin Gao 教授指出，為(wei)了應對(dui)石(shi)墨烯(xi)涂層的生產量(liang)擴張、參數調控等相關(guan)的挑(tiao)戰，研究(jiu)和投資(zi)方面還(huan)有很多(duo)工作(zuo)要做。如果這(zhe)些技術(shu)得(de)到有效的解決，變(bian)色石(shi)墨烯(xi)涂料可能會成(cheng)為(wei)設計(ji)師(shi)、結構(gou)工程師(shi)眼中(zhong)的無(wu)價之寶。