科幻電影里的完美材料,名副其實的“六邊形戰(zhàn)士”
電影《阿凡達》向我們描繪了一個虛構(gòu)的星球——潘多拉。強大的人類艦隊跨越幾個光年來到這里,不惜破壞這里的生態(tài),為的就是得到這個星球上一種特殊的資源——Unobtainium元素。
Unobtainium翻譯成中文的意思就是“難得的元素”。
Unobtainium并不是一個瞎編的詞,在航空領(lǐng)域,人們用“難得的元素”形容性能完美的材料,比如,它要輕得像空氣卻堅硬得像鋼鐵。今天,一種全新的材料,正在接近人類夢想中的“難得的元素”,這就是石墨烯。這位來自石墨家族的“超能力者”,以其單原子層厚度和蜂窩狀六邊形結(jié)構(gòu),輕盈地刷新了“自然界最薄材料”的紀錄。還有它顛覆性的力學、電學、熱學性能,甚至能夠承受彎曲和拉伸,可以說是材料界的“六邊形戰(zhàn)士”。盡管性能非常優(yōu)越,但石墨烯其實還很“年輕”,從2004年首次被分離出來,到如今剛20年。
你可能在網(wǎng)上看到不少關(guān)于石墨烯的新聞:“石墨烯羽絨服更保暖?”“石墨烯電池能大大縮短充電時間?”“石墨烯材料能用于手機制造?”諸如此類。關(guān)于石墨烯你真正了解多少?石墨烯真有這么神奇嗎?人類是怎樣制造這種材料的?昨天上午,浙江省科協(xié)2024“走進新質(zhì)生產(chǎn)力”系列科普活動,第一場就帶著公眾走進國家專精特新“小巨人”企業(yè)——高烯科技,以及杭州國際石墨烯博覽館,揭秘這個“新材料之王”的魅力。
膠帶撕出來的諾貝爾獎
活動一開始,科普講解員們沿著展廳給孩子們科普了關(guān)于石墨烯的“家族”和由來。比如石墨烯的“大哥”富勒烯,作為最早發(fā)現(xiàn)的碳納米物質(zhì),富勒烯的發(fā)現(xiàn)極大地增加了已知的碳同素異形體的數(shù)量,以前碳同素異形體僅限于石墨、鉆石和無定形碳,如煙灰和木炭。
石墨烯是怎么被發(fā)現(xiàn)的?你可能不會相信,它是用膠帶撕出來的!是的,就是那種普通的透明膠帶。兩位英國物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,在實驗室扔掉的廢棄膠帶上,將石墨的層狀結(jié)構(gòu)分離開來,獲得了人類第一個二維材料:石墨烯。這個發(fā)現(xiàn)讓他們獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。
講解員告訴大家,石墨烯和我們常見的石墨棒和鉛筆芯一樣,全是由碳原子組成,只不過,它只由一層碳原子在平面上構(gòu)成,可以說它的特點就是薄,薄到不能再薄了。同時,石墨烯還是傳導熱量的高手,比最能導熱的金屬銀還要強10倍。
打個生動的比喻,石墨烯是目前人類已知力學最強的材料,比鋼鐵足足強了100倍。而這種強度就像是把一張僅有保鮮膜厚度的石墨烯薄膜拉開,一頭大象站在鉛筆上,鉛筆芯的尖角都不能戳破它的程度。
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