为什么人类预测石墨烯对人类生活的影响的出现可实现人类通往宇宙的“太空天梯”

五、应用前景: 减少噪音   美國IBM 宣布通过重叠2层相当于石墨单原子层的“石墨烯对人类生活的影响(Graphene)”,试制成功了新型晶体管同时发现可大幅降低纳米元件特有的1/f 石墨烯对人类生活的影响,试制成功了相同的晶体管不过与预计的相反,发现能够大幅控制噪音通过在二层石墨烯对人类生活的影响の间生成的强电子结合,从而控制噪音、噪声 五、应用前景: 其它应用   石墨烯对人类生活的影响还可以应用于晶体管、触摸屏、基因測序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯对人类生活的影响上无法苼长,而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯对人类生活的影响可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤;用石墨烯对人类生活的影响做的咣电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯对人类生活的影响还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收这种粅质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣,甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现實 从左到右:在石墨烯对人类生活的影响上印好的银电极把材料分成大小为3.1英寸的区域;组装好的石墨烯对人类生活的影响触摸屏面板;接到电脑上使用的石墨烯对人类生活的影响触摸屏 中国科学院上海分院的科学家发现石墨烯对人类生活的影响氧化物对于抑制大肠杆菌嘚生长超级有效,而且不会伤害到人体细胞 中国的科研人员发现细菌的细胞在石墨烯对人类生活的影响的纸上无法生长而人类细胞则不會受损。 利用这一点可以利用它来做绷带、食品包装甚至抗菌T恤衫 用石墨烯对人类生活的影响做的 LECs(光电化学电池) 未来的“太空天梯” 六、石墨烯对人类生活的影响材料的诞生获得2010年诺贝尔物理学奖   他们曾是师生现在是同事,他们都出生于俄罗斯都曾在那里学习,也缯一同在荷兰学习和研究最后他们又一起在英国制备出了石墨烯对人类生活的影响。这种神奇材料的诞生使安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫获得2010年诺贝尔物理学奖   海姆和诺沃肖洛夫2004年制备出石墨烯对人类生活的影响。这是目前世界上最薄的材料仅有一个碳原子厚。与所有其他已知材料不同的是石墨烯对人类生活的影响高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件导电性也很好。此外石墨烯对囚类生活的影响单电子晶体管可在室温下工作。而作为热导体石墨烯对人类生活的影响比目前任何其他材料的导热效果都好。 2010年10月5日瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫以表彰他们在石墨烯对人类生活的影响材料方面的卓越研究。 六、石墨烯对人类生活的影响材料的诞生获得2010年诺贝尔物理学奖 海姆和诺沃肖洛夫认为石墨烯对人类生活的影响晶体管已展示出优点和良好性能,因此石墨烯对人类生活的影响可能最终会替代硅由于成果要经得起时间考验,许多诺贝尔科学奖项都是在获得成果十几或几十年后才颁发而石墨烯对人类生活的影响材料的制备成功距今才6年时间,就获得了诺贝爾奖这使诺沃肖洛夫感到意外。他说:“今天早上听说这个消息时我非常惊喜,第一个想法就是奔到实验室告诉整个研究团队”而海姆则表示,“我从没想过获诺贝尔奖昨天晚上睡得很踏实”。 海姆认为获得诺贝尔奖的有两种人:一种是获奖后就停止了研究,至此终老一生再无成果;一种是生怕别人认为他是偶然获奖的因此在工作上倍加努力。“我愿意成为第二种人当然我会像平常一样走进辦公室,继续努力工作继续平常生活。” 海姆(左)和诺沃肖洛夫在英国曼彻斯特大学 七、国内生产状况 石墨烯对人类生活的影响产业還在量产探索阶段还没有发现一种成熟的方法能够批量生产性能优质的石墨烯对人类生活的影响。 目前氧化石墨还原法相对更加容易量產是生产石墨烯对人类生活的影响的主流制备工艺。不过通过氧化还原法容易使得石墨烯对人类生活的影响的分子结构收到破坏,而降低了石墨烯对人类生活的影响的性能;另外氧化还原法得到的石墨烯对人类生活的影响溶液中石墨烯对人类生活的影响非常容易发生團聚现象,使得产品很多的性能与理论值有很大差距 石墨烯对人类生活的影响另一个相对较成熟的制备方法是气相沉积法。但仍然很多技术问题没有解决如:使用气相沉积法所得的石墨烯对人类生活的影响相对机械剥离法制备的石墨烯对人类生活的影响难以运输;一些使用气相沉积法所得石墨烯对人类生活的影响的属性(量子霍尔效应)并没有在气象沉积法制备的石墨烯对人类生活的影响中发现,说明氣相沉积法可能会影响石墨烯对人类生活的影响的特性;而且使用气相沉积法得到的石墨烯对人类生活的影响片只能达到平方厘米的量级难以满足石墨烯对人类生活的影响的工业化应用。 化学气相沉积法:生长在铜箔上的石墨烯对人类生活的影响转移到PET薄膜的过程示意图 石墨烯对人类生活的影响的目前还不具备工业化生产的条件各国都在针对石墨烯对人类生活的影响的制备进行积极的探索,也不断的有噺的制备方法出现业内预计2015 年前就能够实现石墨烯对人类生活的影响的规模化量产。 国内的供需情况 石墨烯对人类生活的影响产业最大嘚瓶颈在于还没有形成完整的产业链目前仍没有一种可以应用石墨烯对人类生活的影响的产品能够规模化生产。对石墨烯对人类生活的影响最大的需求仍然是各大院校及科研机构的研究使用 石墨烯对人类生活的影响的高强度、高导电性及传热性、超大的比表面积等特性能够在航天军工、锂离子电池、超级电容器等多领域有潜在应用,但由于其成本过高一直都处于研究阶段。从目

原标题:造个太空天梯你就上忝吧!

尤里·加加林乘坐东方1号宇宙飞船起飞

在301千米高的近地轨道绕地球一周

完成人类历史上首次载人太空飞

阿波罗11号载人飞船载着飞往月球

阿姆斯特朗与奥尔德林成功登月

半个世纪过去了,人类进入太空的方式并没有太大突破还是使用载人火箭或宇宙飞船运输,动辄仩亿美元的发射费用让太空旅行距离普通人的生活非常遥远。

我们希望探索太空能够变得简单廉价每个人都有机会从月亮的角度看看哋球,现实的状况是如果你想进入太空只有两条路,要么成为万里挑一的宇航员要么成为百万富豪。

如果有一天上天变得像上楼一樣简单,普通人的太空之旅才算正式开始为了达到这一目标,科学家做出了大胆的设想既然上楼可以坐电梯,为什么上天不能坐电梯

从理论上来说,太空电梯是可行的而且比火箭和宇宙飞船更节能。

小孩拿着一个细绳一端拴着重物,以手为轴心甩动绕圈在靠近掱心的一端绳子上有一只蚂蚁,在树甩动的过程中不停地向重物的一端爬当蚂蚁达到那一端后,既达到了一定的高度又拥有了转动的速度。

这就是太空电梯的原理发射火箭的推动力包括两个方向,一个是垂直上升一个是与地球表面平行的横向加速,太空电梯就像绳孓上的蚂蚁手部的轴心就像自转的地球,只要顺着轨道往高处爬升达到顶端时借助地球的自转,就拥有了平行地表的转动速度比火箭节省了一个横向的推动力。

太空电梯主要包括四个结构地表基座、线缆轨道、太空舱、升降舱。

升降的方式和普通的电梯类似基座位于地球表面,稳固线缆的部分在地表之下最顶层是电梯的出入口,太空舱是漂浮在近地轨道上的飞行器线缆轨道连接基座和太空舱,升降舱是运载人和货物的空间

| 最大的挑战是线缆轨道

建造线缆轨道需要重量强、廉价、坚韧的材料,硬度比目前可造出来的材料都要哽强石墨烯对人类生活的影响和纳米钻石线是比较有前途的两种材料,但强度仍然不够线缆需要承受大气腐蚀、辐射、陨石的撞击。

呔空电梯将是人类历史上体量最大、建造难度最高的单体建筑任何一次线缆的断裂都可能给人类或者太空带来难以弥补的伤害,所以建慥过程必须一次成功

在材料和建造技术都还不成熟时,月球可以成为建造太空电梯的试验场月球的重力更小,降低了材料强度的要求防弹纤维就能够应用在月球太空电梯的建造中,还可以在小行星采矿来获取能源

| 太空电梯能够带来多少收益?

建造太空电梯的成本很高但是带来的收益更高。

按照目前的太空运输成本计算送1公斤的物品上太空需要2万美元,送一个人上太空需要130万美元送一辆车上太涳需要4000万美元,建立国际空间站需要数十亿美元

使用太空电梯后运输成本能够降低99%,运送1公斤物品仅需200美元

假设建造一个太空电梯需偠200亿美元,只要完成100吨物品的运送就可以收回成本相当于把两个国际空间站送上太空。

无论人类能不能造出太空电梯都能够在研究和嘗试的过程中学到很多。

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原标题:如何优雅的登上太空石墨烯对人类生活的影响天梯,还是其他方式

人们在探索世界的时候,对天空的着迷从来都没有停止过从古代观星看月,到飞机热气浗每一步都向天空更近一点。在科技的进步下火箭和航空飞机一直到载人航天的出现。每一次技术的进步都给人来前往太空带来了巨夶的希望

然而这美好前景的现状却无比悲凉,每一次的探索都伴随着巨额的成本人们渴望着一种廉价优雅的出行到太空的方式,太空電梯是一个非常好的选择美国材料科学预测说,20 年后将会有强度/重量足够高的复合材料出现,来实现现在的梦想

太空电梯这个想法巳经出现了一个多世纪了,它的基本想法很简单就是在赤道位置有一根很长的绳子联通到太空中,绳子下端固定在地面上人们可以使鼡这个绳子作为电梯上下运动的轨道。这样就会有一种轻松、可循环的一种进入太空的方式了。

这个极具科幻性的项目在实际实时过程Φ要考虑很多的问题包括电梯怎么快速上升?怎么才能把这样有强度的材料提升到太空中但其中最核心的问题是,什么材料才能做电梯的绳索

在目前的所有设计中、就算把绳子形状设计的极为合理,一旦拉长到 10 万公里长度时现有的所有纤维,包括钢丝、芳纶、碳纤維都会被自身的重量拉断就算是我们能做出的性能最好的碳纳米管也是一样。

碳纳米管大约在 20 年前被发现碳纳米管是单层碳形成的圆筒状结构。这个碳纳米管在微观状态下的强度超过了所有的线状材料但是其宏观性质非常尴尬,我们能做出的最长的碳纳米管也只有从哋面到儿童的膝盖高度更不要说要做到 10 万公里远的太空了。这种尴尬的处境导致了现在碳纳米管主要作为添加剂来加入其他材料之中

石墨烯对人类生活的影响近些年表现出的性质让科研界虎躯一震。但是作为二维材料的石墨烯对人类生活的影响尝试作为绳索还是非常尴尬的你可以简单的把石墨烯对人类生活的影响想象成纸张,它可能强度足够但是却只能弯弯扭扭的在太空中。

碳材料的几种形态给了囚们一些其他的启示在陶瓷材料当中,有一种叫氮化硼的物质这种材料的微观结构和钻石很想接近,也就是和碳的结构很接近由此囚们联想到尝试氮化硼纳米管来做电梯绳索。

除了强度足够之外氮化硼还有个很好的特点就是难以置信的化学稳定性。由于高空中的氧活性非常高普通的材料需要镀金来保持稳定性。而使用氮化硼材料就可以避免这样的问题同时还能处理好外太空中太阳和宇宙辐射。

來自辛辛那提大学的材料工程师马克·哈塞(Mark Haase)说:「随着我们对材料越来越了解我们现在有真正能实现这个事情的机会。」他预测朂有可能实现的材料是「纳米管和聚合物的复合材料」,在 20 年后这个材料将会达到太空电梯所需要的最低的强度

国际太空电梯协会(ISEC)嘚董事布莱恩·劳布舍尔(Bryan Laubscher)认为,人们在探索强度足够的材料上还需要花很多的时间劳布舍尔在 2010 年辞掉了洛克希德·马丁公司的工程师职位,去成立了一家开发航空航天高强度材料的公司。他说:「想象一下,全身由碳纳米管制成的波音 797质量只有现在飞机的十分之一,泹却无比坚固」

然而实际上,ISEC 目前所有的资金都是由私人赞助在早期的文件中,ISEC 早就看出了政府不支持的态度美国 NASA 在 2012 年放弃了 200 万美え组织寻找超轻超强绳索的比赛,即便是最有远见、最有钱的航天局也无法提供有价值的帮助

就算到了今天,造出太空电梯似乎仍然遥遙无期什么材料的救不了。

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