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摘 要： 面对新信息时代，越来越多高科技产品问世。人工智能、纳米级芯片，量子技术……无论哪一项科技的背后都需要强大的硬件支持，而强大的硬件又需要适合的材料来做支撑；近两年来“雾霾、大气污染”成为了网络热词，在这背后又隐藏了多少环境问题等待着我们去解决，根据摩尔定律，材料会随着时间的推移性能逐渐下降。智能手机的快速发展又对新材料提出了更高的要求。因此，本篇文章将通过二维材料的发展前景及应用及其发展现状进行探究和阐释。
关键词： 二维材料；发展；前景
【中图分类号】 TQ42 1 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）12-0015-01
引言：
新材料的例子在生活中也不胜枚举，譬如在漫威电影里出现的“振金”一词，拥有高强度、高韧性、世界上硬度最高的金属：可见人们探索新材料的愿望强烈，新材料对未来的发展举足轻重。电池技术停滞不前，导致大量废旧电池污染环境，在对于环境治理、生态可持续发展方面二维材料更是肩负着帮助国家顺利跨过过渡时期的任务。、
一、二维材料的基本介绍
1、石墨烯。
石墨烯是现代科技发展的一种重要的二位纳米材料，有着优异的光学、力学、电学性质，甚至对量子科技的研发也会有所帮助。其次，在生物医药、能源加工、环境生态方面也有着巨大的贡献，被认为是一个革命性的材料[1]。
石墨烯广泛存在于自然界，以碳原子经过SP2杂化，并呈现出六边蜂巢状的结构。这样一个具有划时代意义的新材料是由英国曼彻斯特大学的两位科学家：安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）于2004年发现，并通过一种更简单的方法制得了石墨薄片，2009年这两位科学家又通过石墨烯的制备发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应。
2、黑磷。
黑磷作为新型的二维材料，有着和其他磷单质所不同的稳定性，同时黑磷具有正交结构，反应活性最低的磷的同素异形体，因此黑鳞较难制备，并具有良好的导电性，在光子和电子表现出高度的各向异性，是一种具有优良电子转移性能的类石墨材料。CVD长出来的材料既有单晶，也有多晶，分情况。以二硫化钼为例，长出来的单个结晶完好的三角形是单晶；成膜且形状不规则的一般是多晶（多处成核，长大后接触连成一片，内部有晶界）。可参考的文献，一般单晶会强调其内部晶体缺陷相对少，尤其晶界对电子的散射作用少，电学性能会相对好。
3、六方氮化硼
六方氮化硼具有白色石墨之称，具有类似于石墨的片层结构，有良好的润滑性、电绝缘性、导热性以及极高的耐湿性，是化学惰性的材料，同时六方氮化硼的杂质极少，所生产的产品质量稳定，不易变质。这样一个近乎完美的二维材料诞生于100多年前，而它最早的应用是作为高温润滑剂，后来在二战时期各国对六方氮化硼进行了大量的研究工作，直至1960年已经可以量产10吨以上。
二、二维材料应用及潜在价值
1、石墨烯。
2018年3月，中国开发了首个石墨烯自动化太阳能光电子器件的生产线，因此，中国在石墨烯的研究上又向前迈出了一步。石墨烯在我们日常生活中的主要应用主要集中在移动设备、航空航天以及新能源电池领域，因为石墨烯也具有优良的半导体性质，时使得二维的石墨烯中可以忽略电子质量，也是因为这样的特点，石墨烯成为了一种罕见的可以应用于量子力学中的凝聚态物质。不仅如此，石墨烯传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖具有良好的灵敏性，石墨烯晶体管反应速度快，拥有极高的工作效率。也是因为人们对石墨烯的重视，将它开发到多种复合材料的应用当中，增强了复合材料的多项性能。
2、黑磷。
在黑磷的研发方面， 张远波教授、封东来教授和吴骅教授课题组合作，于2014年3月制作出了二维黑磷场效应晶体管（FET），并通过多次实验，得出二维黑磷场效应晶体管（field effect transistor）具有极高的应用价值。[2]同年7月，中国人民大学的季威教授研究组进行了多层黑磷材料的几何和电子结构研究，预测了该材料的特殊层间作用机制、光学线性二色性，在国际黑磷研究上产生了几大的反响。极大地提高了黑鳞片层的稳定性，提升了黑磷材料的运输性质，基于这种材料的高稳定性，有极大的可能黑磷将会大量应用于电子和光学器件的生产研发中。近日通过研究表明黑磷光探测器在性能上可与锗制备的器件相媲美，达到了前所未有的黄金标准。
3、六方氮化硼。
20世纪90年代末，经过研究科学家已经可以与用多种物理气相沉淀和化学气相沉淀制备六方氮化硼薄膜。随着中国科技发展突飞猛进，六方氮化硼的核心技术已经应用到国家的尖端生产之中，其新型应用层出不穷，如氮化硼粉末，纳米级颗粒、球形颗粒、乱层结构等，在不同的科技工艺中得以重视及应用。在日常生活中，女士所使用的化妆品、护肤品也使用到了六方氮化硼这个二维材料，在制作复合陶瓷上六方氮化硼也卓有成效。
三、二维材料的不足及改进方向
1、二维材料的不足。
二维材料的制备方法繁杂，有些方法可以得到高质量的二维材料，但却非常不适合大规模化生产。而且得到的二维材料中会存在各种各样的缺陷，这种缺陷是由制备方法导致的，是不可避免的。缺陷的存在会很大程度上影响产品的化学性质、物理性质。而二维材料中最主要的缺陷包括空位缺陷、表面吸附杂质原子及拓扑缺陷等。
2、二维材料的改良及其改进方向。
为了改善二维材料在未来的电子、光子和存储应用中的性能，他们探索出了新方法，并将研究成果发表在最近一期的《科学报告（Scientific Reports）》杂志上。 一方面，任何阶段的学生都会在学习上存在惯性思维，大量的练习让他们在面对简单、重复的题目时很轻松的做出解答，但是，在新的东西面前就捉襟见肘了。因为随着学习深度的不断加大，很多名词会有不同的概念来解释，这时，如果不能很好的区分开各个概念的异同，就会造成没有思路、解题混乱的状况，而目前高中生对概念区分的关注少之又少，他们很难走出一开始自己对某项事物的认知范围，无法接受新的概念，思维就受到了局限。
总结：
在近代一直到现代的二维材料工程的研究和探索，无论是二维材料还是新型合金都具有重大突破，由此可见新材料于我们的日常生活息息相关，与我们的科技发展紧密相连，对未来的电池行业发展、半导体技术革新带来深远影响。但是新材料仍然具有很大的探索价值，对于每位科学家仍有很长的路去探索。
参考文献
【1】 田甜等.石墨烯的生物安全性研究进展[J].科学通报，2014（59）：1927. 中国科大
【2】 制备出二维黑磷场效应晶体管.中国科学技术大学.2014-03-05
关键词： 二维材料；发展；前景
【中图分类号】 TQ42 1 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）12-0015-01
引言：
新材料的例子在生活中也不胜枚举，譬如在漫威电影里出现的“振金”一词，拥有高强度、高韧性、世界上硬度最高的金属：可见人们探索新材料的愿望强烈，新材料对未来的发展举足轻重。电池技术停滞不前，导致大量废旧电池污染环境，在对于环境治理、生态可持续发展方面二维材料更是肩负着帮助国家顺利跨过过渡时期的任务。、
一、二维材料的基本介绍
1、石墨烯。
石墨烯是现代科技发展的一种重要的二位纳米材料，有着优异的光学、力学、电学性质，甚至对量子科技的研发也会有所帮助。其次，在生物医药、能源加工、环境生态方面也有着巨大的贡献，被认为是一个革命性的材料[1]。
石墨烯广泛存在于自然界，以碳原子经过SP2杂化，并呈现出六边蜂巢状的结构。这样一个具有划时代意义的新材料是由英国曼彻斯特大学的两位科学家：安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）于2004年发现，并通过一种更简单的方法制得了石墨薄片，2009年这两位科学家又通过石墨烯的制备发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应。
2、黑磷。
黑磷作为新型的二维材料，有着和其他磷单质所不同的稳定性，同时黑磷具有正交结构，反应活性最低的磷的同素异形体，因此黑鳞较难制备，并具有良好的导电性，在光子和电子表现出高度的各向异性，是一种具有优良电子转移性能的类石墨材料。CVD长出来的材料既有单晶，也有多晶，分情况。以二硫化钼为例，长出来的单个结晶完好的三角形是单晶；成膜且形状不规则的一般是多晶（多处成核，长大后接触连成一片，内部有晶界）。可参考的文献，一般单晶会强调其内部晶体缺陷相对少，尤其晶界对电子的散射作用少，电学性能会相对好。
3、六方氮化硼
六方氮化硼具有白色石墨之称，具有类似于石墨的片层结构，有良好的润滑性、电绝缘性、导热性以及极高的耐湿性，是化学惰性的材料，同时六方氮化硼的杂质极少，所生产的产品质量稳定，不易变质。这样一个近乎完美的二维材料诞生于100多年前，而它最早的应用是作为高温润滑剂，后来在二战时期各国对六方氮化硼进行了大量的研究工作，直至1960年已经可以量产10吨以上。
二、二维材料应用及潜在价值
1、石墨烯。
2018年3月，中国开发了首个石墨烯自动化太阳能光电子器件的生产线，因此，中国在石墨烯的研究上又向前迈出了一步。石墨烯在我们日常生活中的主要应用主要集中在移动设备、航空航天以及新能源电池领域，因为石墨烯也具有优良的半导体性质，时使得二维的石墨烯中可以忽略电子质量，也是因为这样的特点，石墨烯成为了一种罕见的可以应用于量子力学中的凝聚态物质。不仅如此，石墨烯传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖具有良好的灵敏性，石墨烯晶体管反应速度快，拥有极高的工作效率。也是因为人们对石墨烯的重视，将它开发到多种复合材料的应用当中，增强了复合材料的多项性能。
2、黑磷。
在黑磷的研发方面， 张远波教授、封东来教授和吴骅教授课题组合作，于2014年3月制作出了二维黑磷场效应晶体管（FET），并通过多次实验，得出二维黑磷场效应晶体管（field effect transistor）具有极高的应用价值。[2]同年7月，中国人民大学的季威教授研究组进行了多层黑磷材料的几何和电子结构研究，预测了该材料的特殊层间作用机制、光学线性二色性，在国际黑磷研究上产生了几大的反响。极大地提高了黑鳞片层的稳定性，提升了黑磷材料的运输性质，基于这种材料的高稳定性，有极大的可能黑磷将会大量应用于电子和光学器件的生产研发中。近日通过研究表明黑磷光探测器在性能上可与锗制备的器件相媲美，达到了前所未有的黄金标准。
3、六方氮化硼。
20世纪90年代末，经过研究科学家已经可以与用多种物理气相沉淀和化学气相沉淀制备六方氮化硼薄膜。随着中国科技发展突飞猛进，六方氮化硼的核心技术已经应用到国家的尖端生产之中，其新型应用层出不穷，如氮化硼粉末，纳米级颗粒、球形颗粒、乱层结构等，在不同的科技工艺中得以重视及应用。在日常生活中，女士所使用的化妆品、护肤品也使用到了六方氮化硼这个二维材料，在制作复合陶瓷上六方氮化硼也卓有成效。
三、二维材料的不足及改进方向
1、二维材料的不足。
二维材料的制备方法繁杂，有些方法可以得到高质量的二维材料，但却非常不适合大规模化生产。而且得到的二维材料中会存在各种各样的缺陷，这种缺陷是由制备方法导致的，是不可避免的。缺陷的存在会很大程度上影响产品的化学性质、物理性质。而二维材料中最主要的缺陷包括空位缺陷、表面吸附杂质原子及拓扑缺陷等。
2、二维材料的改良及其改进方向。
为了改善二维材料在未来的电子、光子和存储应用中的性能，他们探索出了新方法，并将研究成果发表在最近一期的《科学报告（Scientific Reports）》杂志上。 一方面，任何阶段的学生都会在学习上存在惯性思维，大量的练习让他们在面对简单、重复的题目时很轻松的做出解答，但是，在新的东西面前就捉襟见肘了。因为随着学习深度的不断加大，很多名词会有不同的概念来解释，这时，如果不能很好的区分开各个概念的异同，就会造成没有思路、解题混乱的状况，而目前高中生对概念区分的关注少之又少，他们很难走出一开始自己对某项事物的认知范围，无法接受新的概念，思维就受到了局限。
总结：
在近代一直到现代的二维材料工程的研究和探索，无论是二维材料还是新型合金都具有重大突破，由此可见新材料于我们的日常生活息息相关，与我们的科技发展紧密相连，对未来的电池行业发展、半导体技术革新带来深远影响。但是新材料仍然具有很大的探索价值，对于每位科学家仍有很长的路去探索。
参考文献
【1】 田甜等.石墨烯的生物安全性研究进展[J].科学通报，2014（59）：1927. 中国科大
【2】 制备出二维黑磷场效应晶体管.中国科学技术大学.2014-03-05