“神奇材料”石墨烯竟“投胎”到玉米芯里

2017-05-19 09:58 来源:中国科普博览 
2017-05-19 09:58:20来源:中国科普博览作者:责任编辑:肖春芳

  报道称,我国专家利用从玉米芯中提取糠醛等物质后剩余的纤维素为原料制备了生物质石墨烯材料,同时还实现了批量生产,已创超亿元产值。近日,由黑龙江大学和济南圣泉集团股份有限公司联合完成的“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”项目通过专家组鉴定,鉴定结果认为该项目 在国际上首创从生物质中提取制备石墨烯材料的技术路径,方法绿色环保、成本低,生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。

  据报道,付宏刚教授带领黑龙江大学功能无机材料化学实验室的团队独辟蹊径利用玉米芯里纤维素进行化学重组,从而合成生物质石墨烯材料。该团队通过“基团配位组装析碳法”实现了生物质石墨烯材料的宏量制备,同时还在研发利用玉米秸秆制备石墨烯的制备工艺。   

“神奇材料”石墨烯竟“投胎”到玉米芯里

  吃瓜群众天真地想,难道我啃完的玉米都要被回收去“生”石墨烯了?

“神奇材料”石墨烯竟“投胎”到玉米芯里


  作为门外汉的吃瓜群众,虽然可能不知道石墨烯是什么鬼,但是,光看名字,就想不通为什么石墨烯这东西竟然还能从咱们每天吃的玉米芯里提炼出来!石墨烯这玩意儿一看不应该是从什么石墨或者什么化学物质里“生出来”吗?怎么它的“亲娘”会变成玉米芯呢?

  石墨烯这“孩子”到底是什么?被生出来后有什么用呢?它长得美不美,帅不帅啊?有没有什么特异功能呢?

  “神奇材料”石墨烯“特异功能”多

  小科普:

  石墨烯(Graphene)是从石墨中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家首次在实验室中得到石墨烯,由于其电、热、力学性能十分优异,被广泛应用于各个领域, 它的用途包括实现超效能高速计算、制造可弯曲超薄装置、10倍延长电池寿命等

“神奇材料”石墨烯竟“投胎”到玉米芯里

  石墨烯被誉为神奇材料,既是最薄的材料,也是最强韧的材料, 断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。近乎透明的石墨烯薄膜由碳石墨分子构成,仅有一个原子厚,被形容为“碳原子组成的铁丝网”。 如果用一块面积为1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的猫石墨烯的强度甚至可以用来造出太空电梯!

  目前,石墨烯最有潜力的应用方向是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会提升数百倍

  同时,它既非常透明,又非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。   

  作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

“神奇材料”石墨烯竟“投胎”到玉米芯里

  形态万千的“她”美到让你目不转睛

“神奇材料”石墨烯竟“投胎”到玉米芯里

图为化学气相法生长的石墨烯,团簇生长的石墨烯片层相互卷曲缠绕,形似鲜艳的玫瑰花。     

  石墨烯身上除了可以发现形似玫瑰花的形状,还可以被构建出更多形态各异的图案!

  材料学家发现一种新技术,可将传统剪纸艺术(通过剪切和折叠纸张来构建复杂的结构)应用于石墨烯制作技术。实验表明,使石墨烯表面产生褶皱可有效增强其抗弯曲强度,这一发现将用于研发新型传感器、可伸缩电极或制造纳米机器人的专用工具。

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科学家们已经掌握使用石墨烯制造图示物体的技术

  剪纸艺术(Kirigami)是最古老的民间艺术之一,其形式漂亮,结构复杂,给人以视觉艺术享受。很多人小时候都接触过剪纸艺术,比如制作纸状的雪花。石墨烯和纸一样,都可以折叠并产生褶皱,但不能过度拉伸。

“神奇材料”石墨烯竟“投胎”到玉米芯里

白光显微镜下的"剪纸"石墨烯图像

  研究人员使用黄金垫作为手柄,首先使用红外激光器对石墨烯薄膜上的黄金垫施加压力,将石墨烯弄皱,然后对产生的位移进行测量,测量结果可以被用来计算石墨烯层的弹力性能。经过分析,研究人员发现起皱石墨烯的力学性能得到提升,正如揉皱的纸比光滑的纸韧性更强,事实上正是这样的机械相似性,使研究人员能够把纸模型的方法应用于石墨烯制备。 研究人员表示,以光刻技术作“剪刀”可以制作出一系列弹簧状、铰链状的可伸缩石墨烯晶体管。

  原来,石墨烯是如此的神奇,不仅有如此多“高大上”的用途,而且还可以被“雕琢”出如此多样且美丽的形态!简直是明明可以靠颜值吃饭,却还有一身才华!让我们这种没有颜值又没有才华的人怎么活呢!

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