视野什么材料的密度为钢的5%,但强度却是钢的10倍?

麻省理工学院(MIT)的一个研究小组用多材料3D打印机研究了最强的轻质材料之一。通过压缩和熔化石墨烯片,他们创造出一种密度为钢的5%、强度为钢的10倍的材料。

研究人员通过对石墨烯片进行热和压力的压缩,他们最终得到一种坚固而稳定、有点像珊瑚的结构。随即,科学家们发现:正是这种不寻常的、类似珊瑚的形状,使得压缩后的石墨烯变得如此之强,而不是材料本身的性质。

因此,通过在塑料等其他更便宜的材料上复制这种3D形式,科学家可以更低的成本实现类似于石墨烯的强度。

当把石墨烯结构压缩至极限时,研究人员发现他们得到了一种令人难以置信的坚固材料,其密度为钢的5%,但强度却是钢的10倍。通过分析压缩后的石墨烯片的几何排列,研究人员能用3D打印机部分重现这种最强材料。

石墨烯有如此优良特性,它会替代钢铁吗?

石墨烯的热度在不断上升

自2004年康斯坦丁博士通过胶带从石墨上分离出石墨烯以来,关于石墨烯的话题就在不断升温。

近些年,各类媒体铺天盖地的报道终于将石墨烯推向了话题的风口浪尖——医疗、地产、汽车、计算机、生物等行业都与此有关。

第一种由单层原子构成的材料

碳原子之间相互连接成六角网格。铅笔里用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起,而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。

由于碳原子之间化学键的特性,石墨烯很顽强:可以弯曲到很大角度而不断裂,还能抵抗很高的压力。而因为只有一层原子,电子的运动被限制在一个平面上,为它带来了全新的电学属性。

石墨烯在可见光下透明,但不透气。这些特征使得它适合作为保护层和透明电子产品的原料。

石墨烯的出现不亚于一次小型的能源革命

石墨烯特殊的物理结构为其带来了优良的导电性与导热性,因此也是世界上电阻率最小的材料。所以,使用石墨烯制作的电池能量密度将高达600Wh/kg,而目前最先进的锂电池也仅为180Wh/kg。

比如,石墨烯电池可以充电5分钟,通话24小时。再加上石墨烯电池相对于传统锂电八分之一的重量和两倍的寿命,联想一下现今手机、电动汽车等行业的发展瓶颈。

在未来最值得期待的领域——生物工程领域,石墨烯或为人类超级明星。

石墨烯本身是一种薄的碳层,所以被认为是二位的平面材料,然而石墨烯泡沫是以石墨烯为原料的3D石墨烯。

最终,研究人员把石墨烯和石墨烯泡沫的独特性能,用在人体器官再生上。过去的研究已经证实了可以在石墨烯泡沫上生长骨和软骨,但这只是石墨烯泡沫与肌肉生长相容性的第一歩研究。

博伊西州立大学的材料科学与工程学院助理教授埃斯特拉达说:“我们希望能通过这些结果调查生命基本的化学变化,来向临床应用推进。”未来通过石墨烯泡沫这种新型材料,可能会成为控制肌肉的开关,和控制肌肉的神经类似,为残疾人带来福利也可能不会是空想了。

光是最神秘的一种东西,而对于一种新的产生光的方式,将无人不予以跪拜。

美国麻省理工学院研究人员已经发现了类似飞机超过音速时产生音爆的过程:电荷流过石墨烯,在某种情况下,能超过减慢了的光速,形成一种光“爆”,一种强烈的聚焦光束。

这种全新的将电能转化为可见光辐射方式是高度可控的,并且快速有效。研究人员表示,这种方式可能会带来各种新的应用。

研究人员表示:“石墨烯能通过我们称之为表面等离子体的方式捕获光。等离子体是代表了表面电子振荡的虚拟粒子。这些穿过石墨烯的等离子体的速度比在自由空间光的速度慢几百倍。”这种特性也为石墨烯产生相反的效果提供了可能性:形成光而不是捕获光。

许多科学研究向我们展示了石墨烯的惊人特征,但有一个陷阱。

这些美妙的特性对样品质量要求非常高。要想获得电学和机械性能都最佳的石墨烯样品,需要费时、费力、费钱的手段:机械剥离法——先用胶带粘到石墨上,再手工把石墨烯剥下来。

虽然技术含量不高,但问题是成功率也不高,弄点儿样品做研究还可以,工业化生产?哪怕拥有全世界的石墨矿,一天又能剥下来几片。

难道只能用胶带一遍又一遍的粘么?当然现在我们也有很多其他方法来增加产量、降低成本。

液相剥离法:把石墨或者类似的含碳材料放进表面张力超高的液体里,然后超声轰炸把石墨烯“雪花”炸下来。

化学气相沉积法:让含碳的气体在铜表面上冷凝,形成的石墨烯薄层再剥下来。直接生长法:在两层硅中间直接设法长出一层石墨烯来。还有化学氧化还原法:靠氧原子的插入把石墨片层分离,如此等等。

麻烦之处在于,使用这些办法,产品质量又不能保证。可以说,方法有很多,也各自有各自的适用范围,但是迄今为止还没有真的能适合工业化大规模推广生产的技术。

石墨烯的“泡沫化”隐忧

毫无疑问,石墨烯会在未来发挥巨大的作用。未来很美好,路还是要一步一步的走。特别是在这个到处充满急功近利的年代,泡沫无处不在。

产业发展亮点频现的同时,一些急功近利现象值得警惕。当下,国际鼓励发展新材料产业,石墨烯成为其有力支撑,加之其巨大的商业价值,政企高涨的投资热情致使大批资金流向石墨烯领域,行业规模急速膨胀,“泡沫化”倾向初显。

除江苏外,重庆、宁波、青岛、德阳、河北、北京等地亦在布局石墨烯产业。重庆将石墨烯列为十大战略性新兴产业之一,宁波发布了《宁波市石墨烯技术创新与产业中长期发展规划(2014~2023)》,目标在10年内将石墨烯产业打造成为具有千亿元级产值规模的优势与特色产业。

据《经济参考报》报道,在去产能方面,除了煤钢产业,其他行业落后产能也将进入去产能名单,包括汽车、新能源、石墨烯等行业的落后产能或将入列。

部分专家认为,现下的石墨烯热与当年的造船、光伏投资冲动如出一辙,反映出企业和政府根深蒂固的投机性。一位石墨烯企业负责人甚至直言,这固然有企业家的盲目,但更多是地方政府的GDP冲动,背后蕴藏着“泡沫化”风险不容小视。

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3.钢是由什么组成的7、钢是由哪些东西构成?不锈的原因? 铁和碳,钢是会锈的,不锈的是因为表面有一层抗氧化膜 8、钢铁是由什么组成的? 钢铁是由什么组成:1.铁的组成是纯铁,元素符号Fe;2.钢的组成是铁和少量的碳,元素符号是Fe和C。 9、脑筋急转弯 钢是由什么和什么组? https://www.tygss.com/news/show-117542.html
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