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超薄、超轻、超导热,近距离体会天然石墨烯的“超能力”

   2024-06-27 集贤网5160
核心提示:如果要说现在什么新装备最火?大家都会想到无人机、机器人。如果说什么新工艺最火?那无疑是3D打印。如果说新材料呢?很多人都会
如果要说现在什么新装备最火?大家都会想到无人机、机器人。


如果说什么新工艺最火?那无疑是3D打印。


如果说新材料呢?很多人都会想到石墨烯。


石墨烯因其高导电性、高导热性和高强度等优异性能而被称为“黑金”、“新材料之王”,不仅在航空航天、太阳能利用、纳米、电子学、生物医疗、复合型材料等领域有广泛应用,而且石墨烯发热技术还广泛应用于穿戴设备和养生产品,如光波汗蒸房、座椅、养生桶、马甲、眼罩、护腰带等,被公认为是改变21世纪的神奇材料。


如果说之前石墨烯在一般材料上只是一个材料概念的话,那么,在未来石墨烯这种纳米级材料将是一个具有无限可能性的材料。


什么是石墨烯?


石墨烯是从天然石墨材料中剥离出来单纯由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,这一材料的提取和发现,也让英国的两位物理学家荣获了2010年诺贝尔物理学奖,并开启了全新的材料领域。

石墨烯被认为是目前已知最薄、最坚硬、柔韧性最好、重量最轻的新型纳米材料之一。


其释放出的远红外线被誉为人体的“生命之光”,对人体有消除疲劳,增强睡眠质量,促进血液循环,提高免疫机能等多重理疗保健功效。


石墨烯为何如此受关注?


超薄:1毫米厚的鳞片石墨=300万片石墨烯


超轻:取一块红枣大小的石墨烯气凝胶,放置在动物毛发上。动物毛发可以支撑起石墨烯气凝胶,肉眼观察几乎没有发生任何变形。


超导热:石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。此外,石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。


超导电:石墨烯在室温下的载流子迁移率超过硅材料的十倍以上,是已知载流子迁移率最高的物质锑化铟的两倍以上。


石墨烯在在航天领域的价值


要说石墨烯的实质性价值,就需要从石墨烯本身的优异性能来说起,石墨烯是由石墨材料一层层剥离得到的一种纳米级材料,物理性质上是一种无能隙的材料,耐高温、导热导电性状都极为优异。

而石墨烯的优异性能之所以被认为具有巨大的潜力性更多在于,石墨烯作为一种纳米级材料,其本身的物理性质是无尽可能的,因此我们还未完全发掘出石墨烯的全部性能。


石墨烯的耐高温性状,首先可以在太空站建设中得到应用,石墨烯作为一种纳米级的材料,其密度是非常非常小的,因此其在重量上非常轻,因此在航天器上可以得到应用,比如在航天器的外部进行一层石墨烯的保温工程,控制舱内部的温度不会被外面巨大的温差影响。


这样一来,航天员在内部做实验的时候也不用担心外面的高温或者低温影响后冲击内部导致无法预估的危险。


其次石墨烯的导热导电性状,也是因为其本身的内聚力非常薄弱,因此内部的粒子之间的摩擦阻力是非常小的,因此导热性还有电阻等性质都是非常优异的,这样便能够在太空探测器的电子元件中得到应用,现在航天探测器上面的各种电子元件都是由通常的电子元件硅芯片组成的,而这种普通的电子元件工作起来快,但是在工作速度过快的情况下它的工作温度也会变高。


为了防止电子元件因为温度过高导致电子元件的承受能力过强,因此在航天探测器的电子元件中目前是将电子元件之间散热片进行了连接来进行散热,但是通过这种方式后同样是牺牲了探测器的重量,如果能够使用石墨烯的导热性质将电子元件进行保护的话,那么这将会极大的优化探测器的散热问题。


另外石墨烯还具有一种可见光透过率非常高的特性,因此也能够在航天探测器上面进行透视窗的制造,这样一来,探测器上的摄像头就能够拍摄到更加清晰的太空照片。


总而言之石墨烯在航天领域上有着广泛的应用前景,因此在我国最近刚刚公布的未来中国的国际月球科研站中的建筑材料开采上面找到了石墨烯性能更是让国际上的航天专家都感到了一阵羡慕的涌上心头。


天然石墨烯到底有多牛?


天然石墨烯是一种在自然界中发现的石墨烯形式。石墨烯是一种由单层碳原子以蜂窝状排列组成的二维材料,具有许多独特的物理和化学性质。


不同于人工合成的石墨烯,天然石墨烯是在特定地质条件下自然形成的。科研人员在嫦娥五号带回的月壤样本中,首次发现了天然形成的少层石墨烯,这一发现为人们认识月球的地质活动,和演变历史提供了新见解。


日本北海道大学的研究团队,在南非富含黄金的巴伯顿绿岩带,发现了天然石墨烯,这种石墨烯,可能在低于300摄氏度的温度下形成,为开发更节能的生产方法提供了可能性。


根据目前已经公布出来的图样来看,我国在月球的土壤中的确发现了天然石墨烯,但也有国家对我国的这一成果进行了质疑。


美国有个别专家,在我国发布的这些图片中发现了一些奇奇怪怪的东西。


这些专家认为我国的这些图片是经过了特殊处理,被篡改了的,但并没有科学性的说法


但天然石墨烯作为一种新型新材料,对我国的产业发展有着莫大的帮助,那么这些天然石墨烯到底有什么重大作用呢?



天然石墨烯是由一个单独的碳原子螺旋而成,是基于石墨结构的二维晶体,主要由碳原子构成,是石墨的单层结构,从石墨中剥离得到的较为特殊的一种物质。


天然石墨烯在太空中含量丰富,其中重要的原因是太空辐射的影响,它能使石墨中的化合物自然的分解,从而形成天然石墨烯。


天然石墨烯具有很小的电子传输独立性,同时还具有很高的载流子迁移率等特点,因此天然石墨烯是一种具有非常好性能的材料,其性能优于人工石墨烯,可以用作人工晶体管的材料。


电子行业


而且天然石墨烯可以用来制造光刻元件,这对于电子行业有着重大的意义。


天然石墨烯还可以用来制作光刻元件的电极,用于人工晶体管的制作,其性能也要优于人工石墨烯。


天然石墨烯可以用来制作人工晶体管,人工晶体管是电子行业中的一种重要的元件。


人工晶体管的主要作用是在电子产品中起到放大电流的作用,用来控制电流的流动,同时还可以用来进行信号的放大和处理。


天然石墨烯还具有很高的载流子迁移率,所以可以用来制作晶体管。


晶体管是电子产品中的一种重要的元件,主要用来放大电流信号,同时还可以用来控制信号的开关,所以是一种重要的元件。


动力电池


另外,天然石墨烯在动力电池方面有着巨大的应用价值,它可以用来制作充电电池,电力电池是一种储存电能的装置。


电力电池的主要原理是将电化学能转换为电能,可以用来储存能量,同时还可以用来供电。


它可以用来充电,然后用来供电,还可以用来储存能量,所以是一种非常重要的装置。


天然石墨烯在电力电池方面有着巨大的应用价值,因为它具有良好的导电性和导热性,可以用来制作电极。


电极是一种储存电能的装置,可以用来储存能量,然后用来供电。


此外,天然石墨烯在环境治理方面也有着巨大的应用价值,可以用来处理废水和废气,并具有良好的吸附性和催化性,可以用来处理各种废水和废气,然后用来净化环境,达到治理环境的目的。


结语


我国在月球上发现的天然石墨烯为我国的科技领域带来了巨大的突破和进步,人类的探索精神也不断的激发着人类创新的力量,在未来人类的科技领域一定会迎来更加广阔的发展空间。


文章来源: 图柏岚,国烯健康,子幽幽,小宇侃事
原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_551194.html
来源:贤集网
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