石墨烯時代顛覆矽時代

“石墨烯時代顛覆矽時代,是這個時代最大的顛覆”。在 2012 年,華為董事長任正非在接受媒體采訪時稱。

  

石墨烯時代顛覆矽時代

近些年來科學傢正加速挖掘石墨烯材料的用途,從太陽能電池到感光元件,從超級電容器到抗癌藥物……你都能夠看到石墨烯的身影。

科學傢現在又為這個神奇的材料挖掘瞭新用途:

他們開發瞭一種智能石墨烯塗層,能透過色彩變化來顯示房屋架構斷裂的地方。

什麼是石墨烯?

將石墨烯定義為一種平面單層緊密打包成一個二維(2D)蜂窩晶格的碳原子。曼徹斯特大學教授 Geim 和 Novoselov 在《Natural Material》發佈的論文。

它是元素碳的同素異形體,盡管和碳具有相同的原子數,可由於以不同的方式排列,因此具有與之不同的性質。

這麼說你應該感受不到石墨烯的神奇,讓我們類比一下吧:

它的拉伸強度為 130GPa(Gigabit 帕),比鋼強 100 倍以上;

它的柔性強、透通且導電性高,並且對大多數氣體和液體不滲透。

反正沒有什麼是石墨烯做不到的。

基於石墨烯“逆天”的特質,德國萊佈尼茲聚合物研究所的研究人員開發瞭一種智能石墨烯塗層,在房屋架構發生斷裂的地方,石墨烯塗層會透過自身色彩的變化來提醒我們。

萊佈尼茲研究所復合材料系的科學傢 Shang-Lin Gao 稱:

大量世界各地的關於石墨烯的研究工作都著重於單層石墨烯,它為很多應用提供瞭功能廣泛的塗層;

我們的工作則側重於不同大小和厚度的多層石墨烯納米片。透過重疊這些石墨烯納米片,我們首次實現瞭架構的可變著色。

這種色彩的變化能夠精確到納米級別的機械變形。

受到魚鱗反射光的啟發,參與該項目的科學傢設計出一種石墨烯塗層,可放大特定波長的光,同時也會削弱一些其他光波。

石墨烯薄片放置在某些特定角度上,你會發現,損壞的區域會反射紅光、黃光和綠光,完好的區域則不會反射光束。

通俗易懂點就是光的色彩能夠根據一個區域所受壓力的嚴重程度而改變。所以,你能夠想像利用石墨烯塗層的反射作用,透過不同的色彩程序碼來顯示特定區域損傷的嚴重程度。

這項技術的應用前景技術相較而言是抽象的,或許你最關心的是石墨烯塗層技術到底怎麼讓生活變得更好。

它最大的應用就是提供人眼難以觀測的微裂紋,來保障人們的安全。

  

石墨烯時代顛覆矽時代

涉及運輸的大部分技術都包含復雜的人造結構。

一般而言,我們很難確定橋梁和飛機結構是否完好,畢竟微小的缺陷就會導致巨大的事故,後果不敢想象。

而這種新的石墨烯塗層則能使檢查人員輕松透過色彩變化,肉眼觀察到橋梁和飛機結構出現的問題,防范於未然。

  

石墨烯時代顛覆矽時代

這種材料對新太空站的建立應該是更重要。將偵測設備傳送到太空非常昂貴,可藉助石墨烯材料,宇航員目視就能檢查出設備有裂縫的位置,非常有助於航太部門節約資源。

和生活息息相關的應用是在我們日常居住的房屋。

住房子很多人一住就是好幾十年,盡管看上去飽經風霜、坑坑窪窪,可真要說出哪裡有問題要修理,倒還真被問住瞭。

 

石墨烯時代顛覆矽時代

這種塗料或許會對地震多發區域的房屋建設與防護有重要作用。

有瞭新的這種石墨烯材料,你就能夠輕松地看到房屋哪裡出現問題,可以更針對特定處修整,既能保證安全性,又省下全面檢查的錢。

但在我們真正使用石墨烯塗層技術之前,科學傢說還需要進行更多測試,從而確定塗層材料是否真可以完美地完成自身的工作。

目前,石墨烯塗層的研制工作還處於早期階段。Shang-Lin Gao 教授指出,為瞭應對石墨烯塗層的生產量擴張、參數調控等相關的挑戰,研究和投資方面還有很多工作要做。

倘若這些技術得到有效的解決,變色石墨烯塗料或許會成為設計師、結構工程師眼中的無價之寶。

石墨烯時代顛覆矽時代

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