英学术机构探索石墨烯应用 或在军事上大有作为
|
|
石墨烯分子结构 资料图
中国网11月29日讯 据电子产品世界网站11月12日报道，英国国家物理实验室和英国曼彻斯特大学通力合作，加快世界上最薄材料的应用。英国国家物理实验室（NPL）和曼彻斯特大学签署了一份谅解备忘录，以帮助挖掘石墨烯更接近实际应用的潜在效益，加速令人瞩目的二维材料商业化。在未来战争环境下，自动化、电子化、轻型化和信息化将成为军事发展的主要趋势。石墨烯由于其突出的物理和化学性能，将在军事方面大有作为，主要应用在军事航天、军事探测、极高频卫星通信系统等。
石墨烯：让“二维”结构材料从想象变为现实
人们对石墨并不陌生，石墨是由碳元素组成。在电子显微镜下，可以发现石墨的结构是层状的，每一层的碳原子都排列成紧密的蜂窝状六边形网格，而层与层之间的距离较大，层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。铅笔之所以在纸上轻轻一划就会留下痕迹，正是这种松散堆砌的结果。从狭义上来说，石墨烯指单层的石墨；从广义上来说，层数小于10层的石墨都可称为石墨烯。
其实，很早以前就有人想到，如果将石墨一层层剥离，最后能不能得到只由单层原子组成的“二维”石墨片？1987年，有人正式给这种理想中的“二维”石墨片取了个名字——石墨烯。直到21世纪初，最薄的石墨片也只到几十层原子的水平。更糟糕的是，早在20世纪30年代，著名俄国物理学家朗道等人就已证明，二维材料的热运动涨落会破坏自身的结构，实验上制备石墨烯的种种失败尝试似乎也佐证了这一结论。因此，制备石墨烯曾被很多人认为是注定无法成功的事情。而海姆和诺沃肖洛夫团队偶然发现了一种十分简单的方法：他们用透明胶带粘住石墨层的两个面，然后撕开，使之分为两片。不断重复这一过程，就可得到越来越薄的石墨薄片，其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在。仅仅6年之后，两人便因此共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。一个成果从完成到获诺奖，仅仅间隔6年时间，绝对十分罕见，这也从一个侧面说明了这个工作的受关注程度。的确，石墨烯出现以来，科学家们很快就发现了这种材料拥有的各种各样神奇性质，各方面对它的研发投入了极大兴趣。有科学家甚至预言，石墨烯将“彻底改变21世纪”。