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南開大學研制成功“光動”石墨烯材料
新華社天津6月19日電(記者 張建新) 南開大學化學學院陳永勝教授和物理學院田建國教授領(lǐng)導的科研團隊經(jīng)過3年的研究,獲得了一種特殊的石墨烯材料,這種材料可在包括太陽光在內(nèi)的各種光源照射下驅(qū)動飛行,其獲得的驅(qū)動力是傳統(tǒng)光壓的1000倍以上,“光動”飛行或?qū)⒊蔀榭赡堋?/p>
在以往的大量研究中,科學家試圖利用“光壓”獲得動力。“光壓”是射在物體上的光所產(chǎn)生的壓強。然而,來自光壓的驅(qū)動力微乎其微,遠不能滿足航空和航天的負載要求。陳永勝教授等專家研制出的這種石墨烯材料,可以在包括太陽光在內(nèi)的各種光源照射下有效驅(qū)動飛行。
記者在位于南開大學的功能高分子材料教育部重點實驗室看到,研究人員將一個重為4毫克的形似“海綿”的圓餅狀三維石墨烯材料放置到真空管中。在不同光源的“推動”下,“海綿”瞬間發(fā)生了水平或豎直方向的位移,最大移動距離可達40厘米。
陳永勝說,這一性質(zhì)是由于石墨烯本身的電子性質(zhì)以及這一材料特殊的宏觀形貌結(jié)構(gòu)綜合形成的。宏觀上這一材料可以看做是由無數(shù)個相互電子獨立的石墨烯片構(gòu)成通過化學交聯(lián)構(gòu)成,因此總體來說,無數(shù)個石墨烯發(fā)射電子產(chǎn)生的微小動力的和就可觀測到光驅(qū)動性能,這完全不同于傳統(tǒng)的化學火箭。
研究人員介紹,實驗所用光源都較弱,如普通激光、氙燈等,室外實驗發(fā)現(xiàn)太陽光同樣可以驅(qū)動這種石墨烯材料移動,也就是說對驅(qū)動光源的并無特殊要求,因此可以廣泛應用。
“這是我們了解到的,迄今為止科學界第一次用光推動一個宏觀物體并實現(xiàn)宏觀的驅(qū)動。”陳永勝教授說,通過定量測量,這種石墨烯材料在光照條件下產(chǎn)生的力是傳統(tǒng)光壓的千倍以上。“通過計算,500公斤的負載,如果利用基于這種石墨烯材料制備的驅(qū)動帆板,理論上獲得的驅(qū)動力至少能使其達到0.09米每秒的加速度。”
空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具,而動力源問題一直羈絆著人類無法走得更遠。目前幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學驅(qū)動,即通過噴射燃燒的化學物質(zhì)來獲得驅(qū)動力,光直接驅(qū)動飛行是科學界和航空界多年的夢想。
編輯:水靈
關(guān)鍵詞:南開大學 研制成功 光動石墨烯材料