作者:A.K.Geim 来源:《自然》 发布时间:2014/12/29 17:14:36
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石墨烯可作防弹衣材料

科技日报讯 十年前,人们首次分离出了世界最薄、最强的材料石墨烯,对它进行了上百种用途的实验,包括电池、夜视镜、医学扫描设备、光探测器甚至避孕套。直到今天,这种材料仍不断带给我们惊喜。在最近出版的《自然》《科学》杂志上,英国和美国科学家分别发表新论文,一篇指出石墨烯虽然不透水,却能让质子通过,因此有可能用在燃料电池里作超薄滤膜;另一篇称石墨烯承受子弹冲击的性能胜过钢铁和防弹衣材料。

据自然网站近日报道,因发明石墨烯实验获得2010年诺贝尔物理学奖的英国曼彻斯特大学材料科学家安德烈·盖姆说,质子通过石墨烯的能力显示,石墨烯可以作为把氢气从空气中分离的滤网,有助于从燃料电池的氢里获取电量。他们的论文发表在《自然》杂志上。石墨烯可以作质子过滤膜。

燃料电池能把氢气分解为质子和电子,从而把存储在氢中的化学能转化为电力:电子沿外部电线形成电流,质子则通过电池内部的膜流动。目前电池中的膜,如商用纳菲薄膜(Nafion)约10微米厚,仍不能完全防止氢泄露,也让质子无法顺畅流动,减损了电力。如有一种超强超薄滤膜,就能一下解决这两个问题。盖姆说,这正是石墨烯的优势。

但有燃料电池专家指出,这项研究还在理论论证阶段,能否立即应用还要小心谨慎。此外还要考虑怎样生产出足够纯净、大片的石墨烯层,成本和寿命等因素。

盖姆小组用石墨烯膜从水中过滤了纯净氢气。盖姆说,这种技术还可能从空气中分离氢气,“这还属于推测,不过在发表论文之前,它还在科幻阶段。”去年,研究人员证明了一种堆叠的石墨烯氧化膜能产生微小通道,从二氧化碳或氮气中过滤氢气。

《科学》杂志上的论文称,石墨烯有望用作防弹衣材料。通过用金刚石探针检测它的单层抵抗力,人们已知石墨烯属于世界上最强的材料。最近,美国科学家首次用一种硅石球来射击石墨烯,检验它承受冲击的能量。他们发现,石墨烯层能在破碎之前迅速分散冲击力,中断通过材料的外展波。论文合著者、美国莱斯大学的埃德温·托马斯说,这种效应的上限是声音在材料中传播的速度,在坚硬轻质的石墨烯中,声速为22千米/秒,而在空气中是332米/秒。以石墨烯层为基础的复合材料及其他轻质高强材料有望成为一种“很有前景的盔甲系统”。

英国国家石墨烯研究所商业主管詹姆斯·贝克指出,在所有实验中,工业合作者最关心的是制造:石墨烯层或含石墨烯的复合材料能否大规模制造,并使产品有过硬的质量和可靠的标准。(常丽君)

 
 
 
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