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强大| 《阿凡达》里真有“稀有元素”!科学家用胶水粘它荣获诺贝尔奖

时间:2023-08-28 16:04:02 点击:351次

如果要说时下哪些新装备最火,你一定会想到无人机和机器人。 如果说有什么新技术是最热门的,那毫无疑问就是3D打印。 新材料呢? 很多人都会想到“石墨烯”。

据已知资料,其长度仅为头发丝的1/200,000,硬度却是钢铁的200倍。 它是世界上已知的最薄、最轻、最强的材料。 现在有一些公司声称将使用石墨烯打造快速充电手机,只需20秒即可将手机充满电,甚至还有公司声称推出了基于石墨烯的文胸内衣保健产品。 那么石墨烯有何神圣之处呢?

△央视新闻视频:石墨烯有多神奇?

走近人类梦想的“稀有元素”

在电影《阿凡达》中,编剧通过笔记本特技向我们勾勒出一个虚构的星球——潘多拉星球。 强大的人类舰队跨越数光年来到这里,破坏这里的生态,屠杀原住民,以获取这个星球上的一种特殊资源:元素。

影片中闪现的这种特殊材料被称为,直译成英文,虽然它被称为“稀有元素”。 这不是一句废话。 在民航领域,人们用“稀有元素”来形容性能完美的材料,例如轻如空气,坚硬如钢。

而昨天,一种全新的材料正在逼近人类梦想中的“稀有元素”,它就是石墨烯。 石墨烯和我们常见的石墨棒、笔芯一样,都是由碳原子组成的,但它只是在平面上由一层碳原子组成。 可以说它的特点就是薄,薄到不能再薄。 同时,石墨烯也是导热的前身,比导热性最强的金属银强10倍。

科学家粘合石墨烯荣获诺贝尔奖

石墨烯是新材料之王,被誉为“黑金”。 据说21世纪的新工业革命就是以此为指导的。 石墨烯真有那么神奇吗? 人类是如何制造这些材料的?

简而言之,要制造石墨烯,必须将石墨变薄,不是通过切割或研磨,而是通过粘贴。 2004年,美国伯明翰学院的两位科学家安德烈·海姆( Geim)和克斯特亚·诺沃肖洛夫( )尝试用胶水粘住“石墨烯”。 别小看这个方法,两位科学家因这一发现获得了诺贝尔奖。 这样的胶水怎么能用来生产这些革命性的新材料呢? 看看卫视记者的现场测试。

中电科五十五研究所重点实验室中级工程师吴云博士:“这是一小块石墨,我们把它粘在胶水里,一小块就够了,然后我们在上面做一个重叠的撕裂。”它。拉。”

记者:“我觉得一件变成了两件。”

吴云医生:“会越来越瘦的。”

记者:“这样的情况一般会重复多少次?”

吴云医生:“这个一般要重复四十、五十遍。”

粘贴半小时后,胶水上布满了红色石墨。 随后,吴博士用胶水将石墨转移到干净的晶圆上。 吴博士提醒我们,今天我们看到的并不是石墨烯,因为石墨烯非常薄,长度还不到眉丝的万分之一,但它却能透过97%以上的光,几乎完全透明。 肉眼根本看不到它,想要找到它,需要技术手段。

石墨烯将如何改变未来的生活?

① 手机充电可“秒充”

仅仅生产还不够,还要符合生活。 虽然广大民众最关心和期待的是石墨烯可能会改变手机的充电方式。 未来的石墨烯电动板可以让手机等电子设备充电更快、容量更大、寿命更长。 据悉,电动汽车的充电问题也可以轻松解决。

②石墨烯替代硅电子芯片性能提升

电子芯片的基本材料是硅。 然而,随着芯片上的元件越来越密集,最高端芯片上两个元件之间的距离已经不足10纳米,这几乎已经达到了硅材料的极限。 如何持续提升业绩? 中国研究人员已经开始尝试用石墨烯部分替代硅的作用。

中国电科五十五研究所重点实验室副主任孔跃婵博士:“理论上,石墨烯制成的元件频率可以达到硅的十倍甚至上百倍,可以应用于雷达,极大地提高了器件的性能。”提高雷达的性能。” 帧率。 它在通信和成像领域有着广泛的应用。”

③石墨烯转移技术使电子元件可弯曲

此外,中国研究人员正在做另一件大事。 他们将石墨烯附着在长度仅为50纳米的金箔上,然后使用一种新方法将石墨烯完整地转移到厚塑料片上。

这就是我国具有自主知识产权的石墨烯转移技术。 通过这种独特的秘密技术,可以在这种塑料片材上生产具有一定功能的电子元件。 最重要的是,这样的电子元件可以很容易地弯曲。 未来,无论是可折叠显示屏,还是只能植入人体的可穿戴设备,都离不开这样的石墨烯组件。 利用石墨烯制造新一代芯片,也将使我国芯片制造与汽车见面,有望跻身世界先进水平。

石墨烯给我们的生活带来希望:手机充电可以“秒充”; 手机屏幕可以轻松弯曲甚至折叠; 车辆用石墨烯导电轮胎,防止摩擦起电、爆炸……从民航、从航空航天、兵器兵器到节能环保、电子信息,未来石墨烯将在很多领域大有作为!

那么,石墨烯产品什么时候才能上市呢? 虽然,即使在实验室条件下,石墨烯的神奇特性还没有完全释放出来,技术层面仍然存在诸多挑战。 因此,距离大规模应用还有很长的路要走。 期待!