石墨烯时代颠覆硅时代

文章作者:bianji3 | 2017-04-26
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 石墨烯时代颠覆硅时代,是这个时代最大的颠覆”。在 2012 年,华为董事长任正非在接受媒体采访时称。

  

近些年来科学家正加速挖掘石墨烯材料的用途,从太阳能电池到感光元件,从超级电容器到抗癌药物……你都能够看到石墨烯的身影。

科学家现在又为这个神奇的材料挖掘了新用途:

他们开发了一种智能石墨烯涂层,能透过色彩变化来显示房屋架构断裂的地方。

什么是石墨烯?

将石墨烯定义为一种平面单层紧密打包成一个二维(2D)蜂窝晶格的碳原子。曼彻斯特大学教授 Geim 和 Novoselov 在《Natural Material》发布的论文。

它是元素碳的同素异形体,尽管和碳具有相同的原子数,可由于以不同的方式排列,因此具有与之不同的性质。

这么说你应该感受不到石墨烯的神奇,让我们类比一下吧:

它的拉伸强度为 130GPa(Gigabit 帕),比钢强 100 倍以上;

它的柔性强、透通且导电性高,并且对大多数气体和液体不渗透。

反正没有什么是石墨烯做不到的。

基于石墨烯“逆天”的特质,德国莱布尼兹聚合物研究所的研究人员开发了一种智能石墨烯涂层,在房屋架构发生断裂的地方,石墨烯涂层会透过自身色彩的变化来提醒我们。

莱布尼兹研究所复合材料系的科学家 Shang-Lin Gao 称:

大量世界各地的关于石墨烯的研究工作都着重于单层石墨烯,它为很多应用提供了功能广泛的涂层;
 
我们的工作则侧重于不同大小和厚度的多层石墨烯纳米片。透过重叠这些石墨烯纳米片,我们首次实现了架构的可变着色。

这种色彩的变化能够精确到纳米级别的机械变形。

受到鱼鳞反射光的启发,参与该项目的科学家设计出一种石墨烯涂层,可放大特定波长的光,同时也会削弱一些其他光波。

石墨烯薄片放置在某些特定角度上,你会发现,损坏的区域会反射红光、黄光和绿光,完好的区域则不会反射光束。

通俗易懂点就是光的色彩能够根据一个区域所受压力的严重程度而改变。所以,你能够想像利用石墨烯涂层的反射作用,透过不同的色彩程序码来显示特定区域损伤的严重程度。

这项技术的应用前景技术相较而言是抽象的,或许你最关心的是石墨烯涂层技术到底怎么让生活变得更好。

它最大的应用就是提供人眼难以观测的微裂纹,来保障人们的安全。

  

涉及运输的大部分技术都包含复杂的人造结构。

一般而言,我们很难确定桥梁和飞机结构是否完好,毕竟微小的缺陷就会导致巨大的事故,后果不敢想象。

而这种新的石墨烯涂层则能使检查人员轻松透过色彩变化,肉眼观察到桥梁和飞机结构出现的问题,防范于未然。

  

这种材料对新太空站的建立应该是更重要。将侦测设备传送到太空非常昂贵,可藉助石墨烯材料,宇航员目视就能检查出设备有裂缝的位置,非常有助于航太部门节约资源。

和生活息息相关的应用是在我们日常居住的房屋。

住房子很多人一住就是好几十年,尽管看上去饱经风霜、坑坑洼洼,可真要说出哪里有问题要修理,倒还真被问住了。

  

这种涂料或许会对地震多发区域的房屋建设与防护有重要作用。

有了新的这种石墨烯材料,你就能够轻松地看到房屋哪里出现问题,可以更针对特定处修整,既能保证安全性,又省下全面检查的钱。

但在我们真正使用石墨烯涂层技术之前,科学家说还需要进行更多测试,从而确定涂层材料是否真可以完美地完成自身的工作。

目前,石墨烯涂层的研制工作还处于早期阶段。Shang-Lin Gao 教授指出,为了应对石墨烯涂层的生产量扩张、参数调控等相关的挑战,研究和投资方面还有很多工作要做。

倘若这些技术得到有效的解决,变色石墨烯涂料或许会成为设计师、结构工程师眼中的无价之宝。

 

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