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石墨烯口罩可防霾?新材料之王的石墨烯是否名副其实(4)

发布时间: 2018-12-20 14:21:51 来源: 科学大家 作者: 于庆凯
3、吸附 我们知道雾霾是个大问题,它对我们的健康产生很大的影响。现在最好的防雾霾的口罩,除了石墨烯的以外就是市面上的这种口罩。它是用静电来

3、吸附

我们知道雾霾是个大问题,它对我们的健康产生很大的影响。现在最好的防雾霾的口罩,除了石墨烯的以外就是市面上的这种口罩。它是用静电来吸引小粒子的,但是只能保持一小时的功效,因为我们呼吸的水蒸气在进出的过程中,静电就被中和掉了,这样的话它就失去了效果。

石墨烯的口罩是靠大比表面积让气体在里面迂回地走,由于大的比表面积,它会吸附那些颗粒,可以长时间使用而不失效,最长可以达到200个小时。现在这种石墨烯口罩市场上已经有卖的了。

4、生物示踪

随着人民生活水平的提高,对健康也会越来越关注,癌症是我们非常关注的疾病。癌症从一个癌细胞被激活到长成一个肿瘤可能只需要几周的时间,为了治疗,我们需要监控它,我们需要看见它,看见肿瘤是怎么分裂的。

用石墨烯做的示踪原子非常好,我们看左边这个图,用石墨烯看到的癌细胞是绿的,它不染色这个正常的细胞,我们就看到癌细胞是怎么变化的。

我们可以看到视频中的癌细胞是怎么分化的,这个就是实时的十秒钟癌细胞是怎么分裂的。这两个细胞它们在一起的时候很快地就变成了四个细胞。

有很多种不同的生物示踪的材料,但是石墨烯的好在哪里呢?石墨烯的发光寿命非常长,普通的示踪材料大概从两个小时到一天它就不再发足够强的光了,我们也就看不到那些癌细胞是怎么演变的。

而石墨烯是一种超稳定结构,它的键很短,化学性质比较惰性,它可以保持两周到一个月的示踪长度,大大方便于我们对疾病的诊断和跟踪。

5、红外成像

石墨烯由于有比较均衡的红外的吸收的谱,很少的材料才能达到这样一个功效。中红外和中远红外同时成像都可以。

我们可以看到两张黑白的图,这里面一个人拿着一个电烙铁,电烙铁发出的光温度很高,大概三四百度。这是一个中红外的波段,人体发出的是远红外的波段。

这种石墨烯的红外的成像可以让两个波段同时呈现,也可以只让一个波段出现,上面就是只看电烙铁,下面就是人和电烙铁都看到。我们就可以同时对人和发动机做监控。

还有热管理,热管理在我们的实际生活中已经开始应用了,加热的地板,加热的服装等等。

下面我想谈一些思考,石墨烯有这么多美妙的性质,它能不能称作“新材料之王”呢?

我觉得为时还早。因为之所以能称王,它必须在这个时代有掌控力、有支配力的,它必须是一个对我们的生活影响最大的材料。

在人类的历史上实际上这种材料并不是很多,第一个是石头,因为它命名了一个时代——石器时代,它是我们最早使用的一个工具,然后到了青铜时代,再往后就是钢铁,再往后塑料、硅、黄金。因为黄金奠定了各国的货币基础,使大家做生意成为可能。

我想只有这些材料目前才能称为“王”,但石墨烯目前还不能称“王”。它未来会不会成为“王”呢?我觉得还是有可能的,这要看这个行业会发展到哪一个方向去,现在我们暂且可以把石墨烯叫“王储”。

当下石墨烯在中国经过了一个热潮,现在到了哪一个阶段,我们看新技术的成长规律,它是一个从起始到高期待,然后往下走。

它必然要往下走,这是一个基本规律,然后到了一个低点以后开始稳步向上升,然后达到了一个平台。那个时候才能真正进入我们的生活。

石墨烯究竟走到哪个阶段,不同的人是有不同的观点的,有的人说它正在往下走,有的人说它已经到了低谷,有人说它已经开始回升了。

我觉得石墨烯是值得我们期待的,它未来一定有很大的作为,因为石墨烯的那些性质是实实在在的;那些数据是实实在在的数据;它有着很高的力学性能、电学性能、各种化学性能在里面。所以石墨烯的未来是一个可期的未来。(本文整理于于庆凯研究员在造就的演讲)

注释

1、范德华力:

Van der Waals force,在化学中指分子之间非定向的、无饱和性的、较弱的相互作用力,根据荷兰物理学家约翰内斯·范德瓦耳斯命名。范德华力是一种电性引力,但它比化学键或氢键弱得多,通常其能量小于5kJ/mol。范德华力的大小和分子的大小成正比。

2、富勒烯:

一种完全由碳组成的中空分子,形状呈球型、椭球型、柱型或管状。富勒烯在结构上与石墨很相似,石墨是由六元环组成的石墨烯层堆积而成,而富勒烯不仅含有六元环,还有五元环,偶尔还有七元环。

3、芳香族:

芳香族化合物(aromatic compounds )是一类具有苯环结构的化合物,它们结构稳定,不易分解,且毒性很强,会对环境造成严重的污染,对人体危害极大。芳香族化合物均具有“芳香性”。

4、能带:

能带理论(Energy band theory)是用量子力学的方法研究固体内部电子运动的理论,于20世纪初期,在量子力学确立以后发展起来的一种近似理论。它曾经定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点,并进而说明了导体与绝缘体、半导体的区别所在,解释了晶体中电子的平均自由程问题。

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