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    新闻联播报道了一种新材料不明觉厉!

      发布时间:2017-12-29 07:52

      2018年再过几天就要到啦~要说新的一年局座最关心什么事,非军民融合莫属!所以“局座召忠”微信公众号将推出新栏目:局说军民融合。大家一起来融合发展呀~

      石墨烯也许是近年来最火的新材料了,新媒体和传统媒体都时不时地报道一些和石墨烯有关的不明觉厉的新闻。局座一辈子搞的都是科学技术和武器装备研究,对高新技术一直都有着极大的兴趣。材料科学是兼具理科理论和工程实际应用的学科,与我们的国防装备建设和日常经济增长和生活发展都有相当的联系,今天我们就来科普一下石墨烯这种高科技新材料。

      搞懂石墨烯究竟是什么玩意还是比较有意义的。毕竟听起来这么高精尖的话题,战忽局小伙伴自己弄明白以后,和女朋友男朋友聊天,或者在过年期间给七大姑八大姨通俗地普及一下,他们一定会对你刮目相看~

      石墨烯,材如其名。不妨将它的名字拆开来理解。“石墨”,是大家都很熟悉的常见材料,日常生活中的铅笔头主要就由其构成。而“烯”在高中化学里就出现过,我们可以理解为指示某种原子间组合的结构。也就是说,“石墨”是它的成分,“烯”是其存在的形态。具体来说,它是以蜂窝状连接在一起的碳原子为成分,并采取一个碳原子厚度的片层形式。因此,石墨烯是永恒的二维材料,即只有长和宽,基本不存在厚度(一个碳原子的直径)。无论如何处理,它最初的形态一定是厚度不足一纳米的薄片。

      由于就成分而言,它和我们身边常见的铅笔芯没有太大区别。因此,发现石墨烯的故事很接地气。石墨烯的单体最早是在2004年被分离出来的。2010年,来自英国的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫两位物理学家因此获得诺贝尔物理学奖。这个实验其实并不复杂,海姆及其课题组成员是通过用胶带纸反复粘贴普通石墨薄片的两侧,使石墨片越来越薄,最终胶带纸上粘有的薄层里就会存在极少的分散的石墨烯。换句话说,各位同学平时用铅笔随随便便划出的一笔,其实就可以理解为上百万层石墨烯相叠而成。

      石墨烯是当之无愧的属于21世纪的新材料。对于该材料的研究,我国给予了最高的重视。主席曾于2015年10月23日到访位于曼彻斯特大学内的国家石墨烯研究院,并听取诺奖得主诺沃肖洛夫教授介绍石墨烯最新的研究和生产情况。

      紧接着在2016年年初,工信部、发改委和科技部三部委联合发布了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,中国计划要在2020年形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化,在多领域实现规模化应用。

      作为一种新材料,石墨烯的特性主要集中在高强度、柔韧性、超薄、高比表面积、高导热性、高导电性和延展性。这样丰富的性能,意味着石墨烯这种材料几乎可以应用在所有常见的新材料领域:能源、膜材料、生物材料、导热材料、传感器以及微电子。

      华为利用的石墨烯特性主要在于其高导热性。日常使用手机的我们都知道锂电池的发热是无法规避的问题。而电池的工作温度是有一定范围的,过高的温度会影响电池的性能和寿命。在电池结构中运用石墨烯,便使得锂离子电池与环境间的散热效果大大提高,而电池在更好散热的情况下,寿命将得以延长。因此,工作在在热带气候、电动车、无人机等高温环境下的锂离子电池可以因这项技术改进而取得更好的续航。

      近日微博等媒体上报道的浙江大学科学家也使用石墨烯改进了电池性能。虽说同样应用在电池领域,但浙大和华为所运用的原理截然不同。他们主要利用石墨烯的高导电性,将其作为正极材料提高电池的性能。

      石墨烯的很多应用原理其实都不难理解。例如将石墨烯应用于DNA测序,原理是DNA的四种碱基对石墨烯的导电率有不同的影响,通过微小的电压差,我们便可以测定碱基的排序。再例如我们现在植入的各种支架材料都存在强度随时间推移而不断下降的情况,石墨烯作为目前人类发现的强度最高的单体(强度是钢的200倍),加入极少量就可以大大提高医疗器械的机械性能。

      局座给大家伙唠叨军民融合不是一两天了。新材料其实是最适合军民融合的领域了。比如现在身边触手可及的尼龙是上世纪30年代的老“新材料”,早期主要应用是二战时期美军空降兵的降落伞材料。战后大批生产厂家由于战争结束减少了军备需求,转而大量生产尼龙制的、床单。可谓是军民融合的典范。

      石墨烯一样可以军民融合发展。最近在《自然纳米技术》期刊上发表的一篇论文介绍,仅由两层石墨烯片对齐形成的新材料,在室温下突然受到机械压力时,会骤然变得比块状钻石更坚硬。要知道,一般的石墨烯膜柔韧性和铝箔一样优良,所以这次的新发现很有意义,但还有待继续研究。不难想象这一发现若能投入实际生产,以后军人们的防弹衣就不需要再设计得既厚实又坚硬了。

      至于民用领域,别看石墨烯很高端,生活应用也可以近到你我身边,真的方便神奇得不要不要的!请看局座用图说话~