2020国产成人精品视频,性做久久久久久久久,亚洲国产成人久久综合一区,亚洲影院天堂中文av色

分享

強(qiáng)度是鋼的200倍,重量卻比紙輕1000倍,石墨烯究竟有多神奇?

 零壹貳012 2022-10-12 發(fā)布于湖北

石墨烯經(jīng)常出現(xiàn)在各種最前沿的科技產(chǎn)品上,也經(jīng)常在一些科技文章上被提及,它被認(rèn)為是21世紀(jì)最有潛力的科技材料。但是如果告訴你,它的成分和日常使用的鉛筆主要成分一樣,你是不是一定不敢相信。

文章圖片1

鉛筆的主要成分就是石墨,之所以被稱為鉛筆是因?yàn)槭直环Q為黑鉛,那么石墨烯與石墨有什么區(qū)別呢?答案是沒有區(qū)別,他們都是主要由碳原子組成的物質(zhì),碳元素也是地球上組成各種物質(zhì)最常見的元素,這么說來石墨烯并沒有什么神奇之處,那么它的強(qiáng)度能夠是鋼鐵的200倍,重量卻能比紙還輕薄,是紙的1000分之一,這樣神奇的特性又是怎么做到的的?

其實(shí)石墨烯的神奇力量并不來源于元素本身,之所以會(huì)有這樣的超能力是其結(jié)構(gòu)決定的。人類在研究石墨的時(shí)候發(fā)現(xiàn),其組成是以一層一層的單層原子結(jié)構(gòu)堆疊而成的。所以石墨本身的結(jié)構(gòu)并不牢固,日常在使用鉛筆時(shí),用力過猛就會(huì)斷鉛就是這個(gè)原因。

文章圖片2

不過如果單看其中一層原子結(jié)構(gòu),就會(huì)發(fā)現(xiàn)其又非常穩(wěn)固,每一層的碳原子都呈現(xiàn)蜂窩狀的六邊形排布方式,每一個(gè)碳原子都與周邊三個(gè)碳原子鏈接在一起,所以形成了非常穩(wěn)固的結(jié)構(gòu),不僅強(qiáng)度高而且可延展性非常好。

這些組成石墨的單層碳原子結(jié)構(gòu)就是石墨烯,可是從石墨中分離出石墨烯卻并不是一件容易的事情。每一層的石墨烯之間都是由一種電性的吸引力結(jié)合在一起,層與層之間的距離在340皮米,1皮米相當(dāng)于10億分之一毫米,1毫米厚度的石墨中就有300多萬層的石墨烯,想要分離出來非常困難。

文章圖片3

但是最早分離出石墨烯的科學(xué)家,用了一個(gè)看似簡單卻又非常巧妙的方法,用膠帶粘出的單層石墨烯,還因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

神奇的石墨烯竟然是用膠帶粘出來的,那制備石墨烯還有哪些方法,它究竟還有哪些神奇的特性呢?

由于石墨烯的高強(qiáng)度且質(zhì)量輕,以及高延展性的特征,使科學(xué)家對(duì)其產(chǎn)生了很高的興趣,畢竟人類從石器時(shí)代開始就不斷尋求新的材料,從青銅到鐵器再到鈦合金等材料,每一次的材料升級(jí)也伴隨著人類文明的進(jìn)步,不過材料的獲取方式也更加的困難。

文章圖片4

而石墨烯的最早獲取方式,是在2004由兩位英國科學(xué)家通過一種特殊的膠帶粘連出來的,他們將一塊石墨片兩面都粘有這種膠帶,然后一分為二,之后不斷重復(fù)以上操作。直至獲得最薄的一層石墨原子結(jié)構(gòu),也就是石墨烯。他們也因此獲得了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),但是這樣的方法只適合實(shí)驗(yàn)室研究,于是后來又出現(xiàn)了機(jī)械剝離法和氧化還原法以及氣相沉積法等多種方法,一時(shí)間石墨烯成為了紅極一時(shí)的新材料。

文章圖片5

在了解了石墨的結(jié)構(gòu)和制備方法之后,就非常好理解石墨烯比紙還輕1000倍的原因了,因?yàn)樗褪且粚訂卧咏Y(jié)構(gòu),紙張?jiān)俦∫膊豢赡鼙仍舆€薄。而石墨烯的硬度比鋼鐵強(qiáng)200倍也是指在單位重量一樣的情況下,就目前來看對(duì)石墨烯在強(qiáng)度方面的應(yīng)用很少。

石墨烯被主要利用的特性為導(dǎo)電性,透光性和延展性。導(dǎo)電性非常好理解,石墨本身就具有導(dǎo)電性,也被廣泛地運(yùn)用在電池和電極當(dāng)中,而石墨烯的導(dǎo)電性更好,這和其碳原子與電子的鍵合方式有關(guān),每個(gè)碳原子外圍有4個(gè)電子,其中3個(gè)與其他碳原子共享,另外1個(gè)則可以自由移動(dòng),所以在導(dǎo)電時(shí)可以更快。石墨烯也是目前常溫條件下導(dǎo)電速度最快的材料,超導(dǎo)材料雖然導(dǎo)電性能更好,但是需要在超低溫的條件下,在應(yīng)用上沒有石墨烯方便可行。

文章圖片6

別看石墨是黑乎乎的一塊,制成的石墨烯粉末也大多呈現(xiàn)黑色,但石墨烯的透光性卻能達(dá)到98%,加上石墨烯的高延展性,在原材料基礎(chǔ)上再拉伸25%的程度,以及彎曲都不會(huì)損壞石墨烯的結(jié)構(gòu)。

石墨烯擁有優(yōu)良的導(dǎo)電性和透光以及延展性,那在實(shí)際當(dāng)中有哪些運(yùn)用,是否會(huì)成為人類社會(huì)未來最重要的材料?

文章圖片7

石墨烯目前運(yùn)用最廣泛也是最成熟的產(chǎn)業(yè),便是新能源電池領(lǐng)域。如今新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展方興未艾,電池是電動(dòng)汽車最重要的動(dòng)力來源。目前大量使用的是鋰電池,雖然能夠基本滿足汽車的驅(qū)動(dòng),但是充電時(shí)間長電量流失快。石墨烯電池將能夠?qū)崿F(xiàn)比鋰電池快5倍的充電速度,以及3倍以上的使用壽命,而且石墨烯在放電的過程中不會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,對(duì)于電量的消耗也就更小。

文章圖片8

目前已經(jīng)有廠商在不斷地往新能源電池中加入石墨烯,只是其所占比例還不多,完全應(yīng)用石墨烯電池還需要一定的時(shí)間。據(jù)說三星等企業(yè)在研制手機(jī)等電子產(chǎn)品的石墨烯電池,在不遠(yuǎn)的將來我們可能不會(huì)因?yàn)槭謾C(jī)電量不足和發(fā)熱而煩惱。

除了在電池方面的應(yīng)用,石墨烯的透光性達(dá)到98%,而一般的玻璃只有80%-90%,可以用于相機(jī)鏡頭以及手機(jī)和攝像頭,還有衛(wèi)星遙感設(shè)備的感光元器件,加上其優(yōu)良的彎曲延展性,在柔性屏幕的應(yīng)用上具前瞻性,可用于發(fā)展穿戴式的電子設(shè)備。

文章圖片9

不過在實(shí)驗(yàn)室以外的商業(yè)運(yùn)用的領(lǐng)域,石墨烯都是少層或多層的形式出現(xiàn),畢竟單層的石墨烯作為原子層的厚度想要實(shí)際應(yīng)用非常困難。除此之外在航空航天領(lǐng)域,以及材料基礎(chǔ)研究等方面,石墨烯都具有重要的意義。

文章圖片10

由于石墨烯盛名在外,也延伸出許多石墨烯的奇葩用法,例如被宣傳具有保健效果被加入在一些保健內(nèi)衣當(dāng)中,不過石墨烯的特性主要是由其結(jié)構(gòu)決定的,其物質(zhì)屬性本身并沒有什么特殊效果,所以把石墨烯穿在身上和在身上綁一支鉛筆沒有什么區(qū)別。

    本站是提供個(gè)人知識(shí)管理的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間,所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布,不代表本站觀點(diǎn)。請(qǐng)注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購買等信息,謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容,請(qǐng)點(diǎn)擊一鍵舉報(bào)。
    轉(zhuǎn)藏 分享 獻(xiàn)花(0

    0條評(píng)論

    發(fā)表

    請(qǐng)遵守用戶 評(píng)論公約

    類似文章 更多