地球已知强度最高材料之一“黑金”,我国的储量占全球70%
21世纪充满了奇迹,世界安定,人类生活丰富多彩。许多人认为21世纪将是人类科学快速发展的世纪,但是21世纪已经过去了五分之一。尽管生活发生了很大变化,但人类科学似乎并未取得太大进步。人类仍在探索宇宙,试图移民到火星,而受控核聚变距离还有50年。似乎一切都在变化,一切似乎都没变。80多年来,物理学一直没有根本突破。与20世纪初期的巨大发现相比,21世纪太安静了。只有“弦理论”似乎是完美的。许多人感叹“物理已经死了”,人类的科学发展难道真的陷入了瓶颈吗?
文章插图
答案当然不是这样。人类科学一直在有序,迅速地发展。多年来没有重大突破的原因也很简单。上个世纪许多科学家的研究已经足够深入,而相对论和量子力学的理论足以进行人类研究。长期以来,如果我们想真正证明“大统一”理论是不现实的,那么我们就不可能每100年开发出一种颠覆性理论。科学需要不断积累才能突破。因此,除了理论物理学以外,21世纪人类的主要发现是什么?在编辑的心中发现和使用“石墨烯”可能是近几十年来对人类至关重要的发现,但是自2004年科学家发现并证实石墨烯以来已经有16年了。为什么新材料“石墨烯”如此声称颠覆世界直到今天还没有席卷全球?划时代的“石墨烯”
文章插图
2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家Andre Geim和Konstantin Novoselov发现,我们可以改变石墨的分子结构,从而获得一种特殊的材料“石墨烯”,因为石墨烯是珍贵的,也被称为“黑金”。 。实际上,石墨烯已经存在于自然界中,但是很难剥离单层结构。一层石墨烯叠加起来是石墨,一层1毫米厚的石墨包含约300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻刮擦,留下的痕迹可能只有几层甚至只有一层石墨烯。
文章插图
两位科学家发现,通过将石墨薄片粘贴到特殊的胶带上,撕开胶带后,会在胶带上粘贴一层薄薄的石墨。几次后,可以获得单层石墨烯。这是获得诺贝尔物理学奖的“石墨烯微机械剥离方法”。
文章插图
文章插图
简而言之,石墨是具有单层原子结构的石墨。它非常薄,因此被称为石墨“烯”。由于石墨烯具有前所未有的单层分子结构,因此石墨烯具有其他材料无法拥有的特性。经过简单的采集,它吸引了许多科学家的注意。 “石墨烯电池”,“石墨烯涂层”甚至“石墨烯面膜”已成为可以颠覆人类世界的“最强材料”。石墨烯是已知强度最高的材料之一。它也具有良好的韧性并且可以弯曲。石墨烯的理论杨氏模量达到1.0 TPa,固有拉伸强度为130 GPa。最薄,最硬的纳米材料在光,电,热,力等方面具有优异的性能。可以说石墨烯可用于任何领域,其潜力与想象不同。正是由于这种特性,许多科学家认为石墨烯足以颠覆世界。为什么石墨烯“缺乏耐力”?石墨烯在未来具有良好的性能和许多应用领域,但是为什么石墨烯的口号如此之高已经超过十年,而我们却很少遇到石墨烯?甚至没有谣传的“石墨烯电池”出现吗?首先,石墨烯电池在技术上难以实现。石墨烯确实可以提高充电和放电的速度,但不能增加电池的容量。其次,石墨烯与现代锂电池工厂不兼容。同时,石墨烯价格昂贵。对于制造商和用户而言,石墨烯只会增加成本和价格,因此石墨烯电池技术是天上的一座城堡。
文章插图
材料科学对人类非常重要。即使能源是文明的基石,但如果没有足够强度的材料,我们也无法使用这些能源。例如,“核聚变”和“反物质”都需要高强度的材料。将来,当人类在星际旅行时,实现亚光速飞行还需要航天器由高强度材料制成。这说明了石墨烯的重要性,但是为什么石墨烯不能真正进入我们的生活并取代大多数材料呢?对于新材料(例如石墨烯),重要性由可以替代的材料决定。如果替代材料已经被人类广泛使用,那么高强度,高性能的新材料的出现就是石墨烯。最初替代材料的领域已经取得了进展。石墨烯非常重要的原因是石墨烯具有广泛的应用范围。全球的石墨储存量约为15亿吨,而中国的石墨烯储存量则超过10亿吨。科学家认为,世界上超过70%的石墨矿都在我国。因此,石墨烯的研究与利用对我们来说至关重要。
推荐阅读
- 哥伦比亚大学 人类是否能够再造个地球环境,进行移民,生物圈2号告诉我们还是洗洗睡吧
- 地球 设计寿命20天的东方红一号卫星,已飞了50年,何时回收?
- 机器人 地球上最后的“通才”——达芬奇,发明过机器人,估算出地球直径
- 孕育 银河系中为何只有地球孕育出了生命这里告诉你答案
- 火星 地球上居然有火星基地这个基地还是位于中国
- 苏联 苏联当年要“挖穿地球”,却在挖到12263米时突然停手,为何?
- 盾牌座 看了这几个星球,才知道地球的渺小:最大的相当于2亿亿个太阳
- 文明 未来,月亮逃离地球,人类文明还有继续的可能吗?
- 地球 如果太阳燃烧完了,人类该如何生存?《方舟生存进化》为你解答
- 螺旋 NASA哈勃太空望远镜发现一个螺旋星系:形状扭曲却惊艳,距地球1.2亿光年
