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材料物理学新发现将引技术革命 资金成最大难题}

时间:2020-07-15 21:02:41 来源: 丹江口市第一中学 作者: 赵有强 阅读:114

参考消息网10月14日报道快频彩票介绍 外媒称,在切割成一个原子的厚度之后,有些材料会具有出人意料的特性,例如更强的导电性和更大的硬度。材料物理学的新发现带来的技术革命将在未来通过大规模生产改变技术行业。

快频彩票介绍据西班牙《趣味》月刊7月号报道,切成薄片的火腿口味会有所改变,炸薯条的脆感也不一样。材料物理专家发现切割成极薄片的复合物会表现出与正常情况非常不一样的特性,这就奠定了可能会在未来几年改变世界的技术革命的基础。

报道称,2005年,英国曼彻斯特大学物理学教授安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫剥离了几段石墨,获得六边形晶状体的单层,即石墨烯。在研究这个不过一个原子厚度的薄片时,他们发现它具有与石墨完全不一样的性质,不仅韧性极好,而且一点儿也不脆弱。

快频彩票介绍事实上,石墨烯,是人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。它柔软如塑料,可以拉伸,拉伸后还能恢复原样,不仅如此,它还具有极好的导电导热性能。科学家很快预测它的很多用途和应用将会改变世界,例如可以用来制造速度最快的电脑,制造充电最快的电池等等。但是经过10年的研究,这些设想都未能实现。

神奇新材料的名单越来越长

快频彩票介绍报道称,没错,当前很多对石墨烯和其他2D材料进行实验的研究团队一直在分析它们的电子性质以及当它们互相组合形成新复合物时产生的现象。磷烯、辉钼是这些神奇材料队伍中的成员之一,而它的名单还在不断增长。该研究领域权威人士、都柏林大学纳米成份和结构研究中心教授约翰·科尔曼向记者解释说,“当我们提取这些材料中的某个成份,让它的维度变得极小之后,它们的属性就会发生变化,这些属性不曾出现在这些材料的三维形式中。”

科学家的挑战:如何降低生产成本

快频彩票介绍科尔曼表示,发挥这些材料的优势、造福人类需要时间,“任何技术的发展,从最初的实验到具体成果,通常需要多年时间”。塑料和半导体的应用都是如此,“这是一个了解和经验积累的过程,只有这样我们才能控制这些物质,利用它们制造我们需要的东西。而这不是几天就能做到的”。

目前妨碍这些材料普及的主要困难之一是它们的生产成本,如果不能降低成本,2D材料技术就没有什么太大意义。然而,在此之前必须先掌握相关现象,例如导电性,以便引导它们发生有趣、有用的作用。也就是说,必须证明它们可以并且易于获取,并且能够造福人类。

总体来说,获取2D材料有两种方式:一是按原子排列组合,就像玩建筑游戏一样,这种方式已经在小范围内开展;二是将普通材料一层层削薄,就像我们削苹果一样。

快频彩票介绍至今,如何获取2D薄片已成为科技界的一个热门课题,它是否还处于摸索阶段呢?或许是,但海姆和诺沃肖洛夫却凭借这方面的技术获得了诺贝尔奖。不过以此方式获得的石墨烯仍含有杂质,而这些极小的薄片在工业上尚不能使用。

快频彩票介绍因此这方面的任何进步都是该领域的喜讯。例如都柏林大学材料专家小组开发出一种从黑磷中获取磷烯的方法,他们把这种多层材料浸入溶剂中,然后用声波对其进行轰炸,直到黑磷方块变为扑克牌一样的薄片。因为这些薄片遇水会崩解,因此他们加入一种物质对其进行保护,就这样获得研究用的磷烯。

实验室研究如何合成不同物质

快频彩票介绍磷烯可用来制造速度更快、体积更小的晶体管和信息设备,因为电子能够在这种半导体内快速移动。此外,如果将磷烯与塑料混合,塑料就能变得更加坚硬强韧。磷烯甚至可以用做感应器,用来识别氨。

快频彩票介绍另一种2D物质辉钼,长久以来一直被用作润滑剂。但是其2D材料看起来非常适合用来制造更有效的电子元件或者超平的屏幕。当2D材料互相混合时,会发展出很多潜在性能。

从这一点出发,瑞士洛桑联邦理工学院正在研究将石墨烯与辉钼混合。这个混合物看似有助于将阳光变成电,因此或许可以用来制造最好的光伏电池板,未来我们或许可以让家里所有的玻璃都制造能量。

有时候,将这些物质混合起来,能获得令人着迷的新特质。用巴塞罗那材料科学研究院研究员赫瓦西·埃兰斯的话说,“感觉就像用黄油将两片面包片粘在一起一样”。在《自然·通讯》最近刊发的一篇文章中,埃兰斯研究了电子在由绝缘体连接的原子层中如何移动,“太神奇了,当把这两个原子层连在一起时,出现了完全相反的特质,合成材料有了传导性。”

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