石墨烯可作防彈衣材料
- 發佈時間：2014-12-15 01:30:51 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 十年前，人們首次分離出了世界最薄、最強的材料石墨烯，對它進行了上百種用途的實驗，包括電池、夜視鏡、醫學掃描設備、光探測器甚至避孕套。直到今天，這種材料仍不斷帶給我們驚喜。在最近出版的《自然》和《科學》雜誌上，英國和美國科學家分別發表新論文，一篇指出石墨烯雖然不透水，卻能讓質子通過，因此有可能用在燃料電池裏作超薄濾膜；另一篇稱石墨烯承受子彈衝擊的性能勝過鋼鐵和防彈衣材料。
據自然網站近日報道，因發明石墨烯實驗獲得2010年諾貝爾物理學獎的英國曼徹斯特大學材料科學家安德烈·蓋姆説，質子通過石墨烯的能力顯示，石墨烯可以作為把氫氣從空氣中分離的濾網，有助於從燃料電池的氫裏獲取電量。他們的論文發表在《自然》雜誌上。石墨烯可以作質子過濾膜。
燃料電池能把氫氣分解為質子和電子，從而把存儲在氫中的化學能轉化為電力：電子沿外部電線形成電流，質子則通過電池內部的膜流動。目前電池中的膜，如商用納菲薄膜（Nafion）約10微米厚，仍不能完全防止氫洩露，也讓質子無法順暢流動，減損了電力。如有一種超強超薄濾膜，就能一下解決這兩個問題。蓋姆説，這正是石墨烯的優勢。
但有燃料電池專家指出，這項研究還在理論論證階段，能否立即應用還要小心謹慎。此外還要考慮怎樣生産出足夠純凈、大片的石墨烯層，成本和壽命等因素。
蓋姆小組用石墨烯膜從水中過濾了純凈氫氣。蓋姆説，這種技術還可能從空氣中分離氫氣，“這還屬於推測，不過在發表論文之前，它還在科幻階段。”去年，研究人員證明了一種堆疊的石墨烯氧化膜能産生微小通道，從二氧化碳或氮氣中過濾氫氣。
《科學》雜誌上的論文稱，石墨烯有望用作防彈衣材料。通過用金剛石探針檢測它的單層抵抗力，人們已知石墨烯屬於世界上最強的材料。最近，美國科學家首次用一種硅石球來射擊石墨烯，檢驗它承受衝擊的能量。他們發現，石墨烯層能在破碎之前迅速分散衝擊力，中斷通過材料的外展波。論文合著者、美國萊斯大學的埃德溫·托馬斯説，這種效應的上限是聲音在材料中傳播的速度，在堅硬輕質的石墨烯中，聲速為22千米/秒，而在空氣中是332米/秒。以石墨烯層為基礎的複合材料及其他輕質高強材料有望成為一種“很有前景的盔甲系統”。
英國國家石墨烯研究所商業主管詹姆斯·貝克指出，在所有實驗中，工業合作者最關心的是製造：石墨烯層或含石墨烯的複合材料能否大規模製造，並使産品有過硬的品質和可靠的標準。（常麗君）
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