你很好引
把你引进去
以(美国国立卫生研究院下属的国家环境卫生科学研究所(NIEHS)资助的一项新研究表明,一种基于石墨烯的创新薄膜可以帮助人们抵御携带疾病的蚊子。这项由罗德岛普罗维登斯市布朗大学超级基金研究中心进行的研究发表在《美国国家科学院院刊》上。)研究人员发现,干燥的石墨烯薄膜似乎会干扰蚊子感知皮肤和汗液的能力,因为蚊子不会着陆并试图叮咬。当他们仔细观察蚊子活动的视频时,他们注意到蚊子落在石墨烯上的频率远低于落在裸露皮肤上的频率。
布朗大学超级基金研究项目主任罗伯特·赫特博士说:“我们一开始设想石墨烯薄膜会起到机械屏障的作用,但在观察了蚊子的行为后,我们开始怀疑它们对叮咬不感兴趣。”
在本研究之前,昆虫咬伤保护是石墨烯基材料未被探索的功能。结果表明,石墨烯这种紧密的蜂窝状碳晶格,或许可以替代目前用于驱蚊剂和防护服的化学物质。
蚊子通过携带*热病、西尼罗河病*和寨卡病*等传染性病*威胁公共健康,每年导致数百万人致残和死亡。几年前,赫特开始设计石墨烯套装,以保护工人免受环境清理场所有害化学物质的伤害。他指出,大量文献证明石墨烯具有不可渗透的特性。自年发现以来,石墨烯被用于各种屏障和过滤目的。
NIEHS超级基金研究项目主任WilliamSuk博士说:“利用石墨烯驱蚊的这一创新,可以帮助减轻与许多传染病相关的疾病带来的健康负担,并可能减少使用杀虫剂来消灭携带这些疾病的蚊子的需要。”
1什么是石墨烯呢?
最近几年石墨烯的热度已经赶超了碳纳米管,那么什么是石墨烯呢?
图1.宏观的石墨烯
上面的我们看到的石墨烯实际上是无数的纳米级石墨烯材料堆叠在一起的。我们可以用石墨烯材料制成各种传感器、导热图层、石墨烯纤维等。
言归正传,石墨烯是什么?
简单来说,石墨烯就是碳原子组成的六角形结构:
图2.石墨烯分子结构图
或者你可以认为是由单层碳原子构成的一个像蜂窝似的薄膜。如果是由两层叠到一起的就叫双层石墨烯,除此之外还有少层石墨烯,当然再多层的石墨烯那就是石墨啦!哈哈哈!
那么石墨烯有多厚呢?既然是单层原子。答案是:0.nm左右。你有概念吗,这是多薄?用形象的比方来说,我们头发的直径是石墨烯厚度的20万倍。因此石墨烯被科学家定义为二维材料。简单理解就是,忽略它的厚度!
2如何制造石墨烯?
那么这么薄的材料是怎么制造的呢?
最早的石墨烯是用胶带从石墨上剥离出来的,用胶带反复粘接,就会得到越来越薄直到只有一层石墨原子,也就是石墨烯了。
图3.最早的石墨烯制造技术
没错,你没听错,科研的雏形有时候就是这么接地气!小朋友每天在本子上写字,也可能写出来很多石墨烯材料来,只是当时还没有被我们意识到,以前学界普遍认为常温下不大可能存在这种材料。当大家认识到石墨烯材料的重要性和原始机械剥离的不稳定性,才发展了后来的外延法、化学气相沉淀法、氧化还原法,液相剥离法等。
3石墨烯——未来可期
石墨烯从年被发现到现在也不足20年的时间,为什么在学术界和工业界如此沸腾?
首先石墨烯很薄,因此对周边环境非常敏感,稍微有一点风吹草动,比如分子引起的振动,也会改变让石墨烯的微观结构产生形变,进而改变石墨烯的电阻,利用这个特点我们可以把石墨烯制作成传感器的元器件。
此外,在石墨烯内部,电子的电导率要远高于现在的硅基材料。此外石墨烯材料的导热性能比较好,明显优于银、铜等材料。所以现在很多新出的手机产品,采用石墨烯来散热。
引自:LeeYG,KangCG,JungUJ,etal.Fasttransientchargingatthegraphene/SiO2interfacecausinghystereticdevicecharacteristics[J].AppliedPhysicsLetters,,98(18):.
此外石墨烯的硬度极高且韧性好,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,而日常生活中的橡胶,只有几千兆帕,杨氏模量是衡量强度的指标。石墨烯的强度是目前最好的钢铁的多倍,钢铁侠的战衣看来要淘汰了,以后可能会出现“石墨侠”。
除了散热效果好,石墨烯的比表面积大(比表面积是指单位质量物料所具有的总面积,也就是说越细的东西比表面积就越大,比如细沙的比表面积大于颗粒沙),石墨烯的比表面积可以达到每克平方米。石墨烯的面密度为0.77mg/m2,制作成穿戴用品,可以让你时刻有放飞自我的感觉。
电阻率极小(目前已经发现的材料中电阻率最小的),快速充电(理论上可以在一分钟以内充满电)这就在电动汽车还有手机等方面前景广阔。
引自:GeimAK,NovoselovKS.Theriseofgraphene[J].NatureMaterials,,6:11-19.
除此之外石墨烯还在电磁屏蔽、柔性显示、新能源电池、海水净化、储氢材料、航空航天、卫生医疗以至于防蚊护具等方面都得到了广泛的