美科學(xué)家:避孕套材料可做超強(qiáng)防彈衣

石墨烯 （資料圖）

石墨烯可作防彈衣材料

科技日?qǐng)?bào)訊十年前，人們首次分離出了世界最薄、最強(qiáng)的材料石墨烯，對(duì)它進(jìn)行了上百種用途的實(shí)驗(yàn)，包括電池、夜視鏡、醫(yī)學(xué)掃描設(shè)備、光探測(cè)器甚至避孕套。直到今天，這種材料仍不斷帶給我們驚喜。在最近出版的《自然》和《科學(xué)》雜志上，英國(guó)和美國(guó)科學(xué)家分別發(fā)表新論文，一篇指出石墨烯雖然不透水，卻能讓質(zhì)子通過，因此有可能用在燃料電池里作超薄濾膜；另一篇稱石墨烯承受子彈沖擊的性能勝過鋼鐵和防彈衣材料。

據(jù)自然網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，因發(fā)明石墨烯實(shí)驗(yàn)獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的英國(guó)曼徹斯特大學(xué)材料科學(xué)家安德烈·蓋姆說，質(zhì)子通過石墨烯的能力顯示，石墨烯可以作為把氫氣從空氣中分離的濾網(wǎng)，有助于從燃料電池的氫里獲取電量。他們的論文發(fā)表在《自然》雜志上。石墨烯可以作質(zhì)子過濾膜。

燃料電池能把氫氣分解為質(zhì)子和電子，從而把存儲(chǔ)在氫中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電力：電子沿外部電線形成電流，質(zhì)子則通過電池內(nèi)部的膜流動(dòng)。目前電池中的膜，如商用納菲薄膜（Nafion）約10微米厚，仍不能完全防止氫泄露，也讓質(zhì)子無法順暢流動(dòng)，減損了電力。如有一種超強(qiáng)超薄濾膜，就能一下解決這兩個(gè)問題。蓋姆說，這正是石墨烯的優(yōu)勢(shì)。

但有燃料電池專家指出，這項(xiàng)研究還在理論論證階段，能否立即應(yīng)用還要小心謹(jǐn)慎。此外還要考慮怎樣生產(chǎn)出足夠純凈、大片的石墨烯層，成本和壽命等因素。

蓋姆小組用石墨烯膜從水中過濾了純凈氫氣。蓋姆說，這種技術(shù)還可能從空氣中分離氫氣，“這還屬于推測(cè)，不過在發(fā)表論文之前，它還在科幻階段。”去年，研究人員證明了一種堆疊的石墨烯氧化膜能產(chǎn)生微小通道，從二氧化碳或氮?dú)庵羞^濾氫氣。

《科學(xué)》雜志上的論文稱，石墨烯有望用作防彈衣材料。通過用金剛石探針檢測(cè)它的單層抵抗力，人們已知石墨烯屬于世界上最強(qiáng)的材料。最近，美國(guó)科學(xué)家首次用一種硅石球來射擊石墨烯，檢驗(yàn)它承受沖擊的能量。他們發(fā)現(xiàn)，石墨烯層能在破碎之前迅速分散沖擊力，中斷通過材料的外展波。論文合著者、美國(guó)萊斯大學(xué)的埃德溫·托馬斯說，這種效應(yīng)的上限是聲音在材料中傳播的速度，在堅(jiān)硬輕質(zhì)的石墨烯中，聲速為22千米/秒，而在空氣中是332米/秒。以石墨烯層為基礎(chǔ)的復(fù)合材料及其他輕質(zhì)高強(qiáng)材料有望成為一種“很有前景的盔甲系統(tǒng)”。

英國(guó)國(guó)家石墨烯研究所商業(yè)主管詹姆斯·貝克指出，在所有實(shí)驗(yàn)中，工業(yè)合作者最關(guān)心的是制造：石墨烯層或含石墨烯的復(fù)合材料能否大規(guī)模制造，并使產(chǎn)品有過硬的質(zhì)量和可靠的標(biāo)準(zhǔn)。