哥伦比亚大学两名华裔科学家找出世上已知最强韧物质石墨薄膜(graphene plate)的构成。这种物质是从铅笔芯的石墨提取,其强韧程度为钢的100倍。这种材料有广泛的应用潜力,可以用来製造超轻超薄的航空部件、超强的防弹衣,甚至可以用来製造2.3万哩长的太空电梯。
据《纽约邮报》报道,这一新发现发表在《科学》杂志上。
铅笔中的铅是石墨制成,石墨是由石墨薄膜层层挤压在一起构成,要测试石墨薄膜的强度,关键是要设法从石墨上取下一个原子厚度的石墨薄膜片。这也正是哥伦比亚大学博士后研究生魏晓丁(Xiaoding Wei,译音)和李承固(Chenggu Lee,译音)要解决的问题。
他们首先使用了低科技的透明胶带法(Scotch tape method)来取得石墨薄膜,也就是将一片透明胶带贴在一片石墨上,然后揭下来,再贴到一小片大约一吋见方的硅片上,然后再揭下来。这就将成千上万微小的石墨薄膜转移到了硅片上,而硅片本身有成千上万的小孔。然后,李承固使用高科技,将硅片放在电子显微镜下观察数日,终于发现在硅片小孔上形成的一个原子厚度的石墨薄膜。
研究人员在发现这仅为一根头髮1%厚度的完整石墨薄膜后,用原子大小的金属和鑽石鑽头强力刺入,以探测这些石墨薄膜的强度。
基萨(Jeffrey Kysar)教授解释说,要瞭解石墨薄膜的强度,你可以这样想象:将保鲜膜厚度的石墨薄膜罩在一个水杯上,然后试图用铅笔尖来刺穿它。结果是,需要相当于一头大象或小型汽车的重量才能将其刺穿。这也就是说,这种物质的强韧程度,比你能买到的最好的钢材还要强100倍。
石墨矿全世界都有,但是,要设法从石墨中提取足够数量的石墨薄膜从而製作实用的物质材料,还需要科学家们研究多年。
研究者们称,他们已经证明,可以利用一个2.3万哩长的石墨薄膜带来建立延伸到太空卫星的电梯。通过电梯到达太空要比利用火箭成本低廉。联邦太空总署已经设立400万元的巨奖,鼓励那些能够为此设想提出切实可行方桉的科学家。





