圖1 CE-5月壤樣品中天然石墨烯的先進電子顯微結構表征和譜學分析
據吉林大學官方消息，科研人員通過對嫦娥五號鉆采巖屑月壤（No. CE5Z0806YJYX004）的觀察分析，首次發現了天然形成的少層石墨烯。這一發現為人們認識月球的地質活動和演變歷史以及月球的環境特點提供了新見解，拓寬了人們對月壤復雜礦物組成的認知，為月球的原位資源利用提供了重要信息及線索。
過往報道指出，通過觀測月球的全球碳離子通量，科研人員認為月球上存在原生碳，利用月球樣品的表征研究來揭示原生碳相的晶體結構是可行的。石墨烯以其新奇的物理現象和非凡的特性，在包括行星和空間科學在內的廣泛領域發揮著越來越重要的作用。據估計，星際碳總量中約1.9%是以石墨烯的形式存在，其形態和性質由特定的形成過程決定，因此天然石墨烯的組成和結構特征將為星體的地質演化和月球的原位資源利用提供重要的參考和信息。
圖2 少層石墨烯在月球上可能形成過程
在該項研究中，科研團隊采用電鏡—拉曼聯用技術，在月壤樣品含碳量相對較高的位置采集了拉曼光譜，確認了月壤樣品中石墨碳的結晶質量相對較高。值得注意的是，月壤樣品中存在碳的區域含有鐵化合物，這與石墨烯的形成密切相關。通過掃描電子顯微成像、透射電子顯微成像、冷凍條件下球差電鏡的高角環形暗場像和高分辨像、能譜和電子能量損失譜、飛行二次質譜等多種表征技術的綜合運用及測試結果的多方面嚴謹比對分析，探究并證實了月壤樣品中檢測到的石墨碳是少層石墨烯（2—7層），并提出少層石墨烯和石墨碳的形成可能源于太陽風和月球早期的火山噴發共同誘導的礦物催化進程。
此外，2023年8月，工信部、國資委發布前沿材料產業化重點發展指導目錄（第一批），其中石墨烯等15種前沿材料在列。
指導目錄顯示，石墨烯的性能特點為：碳原子以sp2雜化共價鍵連接形成的二維碳材料，具有優異的光、熱、力、電性質，兼具良好的化學穩定性。包括高導電石墨烯銅基復合材料、石墨烯電極材料等。
石墨烯的潛在應用領域為：軌道交通、航空航天裝備、新能源、新一代信息技術等。
另據公開資料顯示，石墨烯目前在鋰電池、鋰硫電池、空氣電池、儲氫、超級電容等方向都可應用。其中，在鋰電池領域，石墨烯可以應用于電極材料、導電添加劑以及隔膜材料等方面，以優化相關材料性能。
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