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石墨烯材料令光动飞行成为可能

时间:2015-06-27  来源:中国注塑机网  浏览次数:1064

  当下,几乎所有的航空、航天飞行均采纳化学驱动,即通过喷射燃烧的化学物质来取得驱动力,光直接驱动飞行是科学界跟航空界多年的梦想。在以往的大量研究中,科学家试图利用“光压”给予动力。“光压”是射在物体上的光所产生的压强。光子同时拥有质量跟速度,拥有动量的大量光子照射在物体上产生的光压会使物体移动。然而,来自光压的驱动力微乎其微,远不能满足航空跟航天的负载要求。南开大学的石墨烯材料研究成果令“光动”飞行成为可能。

  陈永胜教授团队研制出的这种石墨烯材料,在其宏观材料特别形貌结构跟石墨烯自身特别电子结构的共同作用下,能够在包括太阳光在内的各种光源照射下有效驱动飞行。

  石墨烯材料令“光动”飞行成为可能

  在实验中,研究人员将一个重为4毫克的形似“海绵”的圆饼状三维石墨烯材料放置到真空管中。在不一样光源的“推动”下,“海绵”瞬间发生了水平或竖直方向的位移,*大移动距离可达40厘米。

  研究人员说明,实验所用光源都很普通,如激光、氙灯等。室外实验中,太阳光同样能够驱动这种石墨烯材料移动。实验发现,光源的波长跟石墨烯材料产生的驱动力成反比。即波长越短,材料产生的驱动力越大。

  陈永胜教授说,通过定量测量,这种石墨烯材料在光照条件下产生的力是传统光压的千倍以上。通过计算,500千克的负载,要是利用基于这种石墨烯材料制备的驱动帆板,理论上取得的驱动力至少能使其达到0.09米每秒的加速度。

  除了观察到这种光直接驱动飞行外,研究团队经过大量的实验,表态了一种新的驱动机理,即这种材料在光作用下,通过发射大量的电子取得了相应的驱动力,即这种特别的驱动是通过电子喷射取得的,完全不一样于传统的化学火箭。当下陈永胜教授团队正在对这种这种机理的进行进一步的研究跟验证。所以本材料还能够作为一种方便的电子发射源。这个工作同时认为,其它拥有类似Dirac能带的结构的材料,通过合适的组装也可能取得类似的性质跟性能。

  *新一期英国著名科普杂志《New Scientists》为这个成果撰写的文章指出,这个成果“再为石墨烯这种优良材料增添了一种惊人的性能。”“石墨烯海绵能够取代太阳能帆板,用以制造光动力推进系统的航天器。”

  从南开大学获得消息,这个校化学学院陈永胜教授跟物理学 院田建国教授的联合科研团队通过3年的研究,取得了一种特别的石墨烯材料。这个材料可在包括太阳光在内的各种光源照射下驱动飞行,其取得的驱动力是传统光压的千倍以上。这是迄今为止科学界**次用光推动一个宏观物体并完成宏观的驱动。 

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