石墨烯質宇宙飛船可以僅依靠太陽光運行
2015年06月04日 10:49 4467次瀏覽 來源： 中國新材料網 分類： 新材料前沿
將石墨烯應用于外太空，這是將石墨烯的特性發(fā)揮的淋漓盡致的重要一筆。碳單原子層可以將光能轉化為動能，未來也許人們就不需要基礎燃料質飛船了。
石墨烯是科學家們研究鉛筆和膠帶時的意外產物。石墨烯呈平面結構，強度很高，導電性和導熱性都非常好。天津南開大學的Yongsheng Chen和同事們一直在研究保留石墨烯特性的大型碳排列。今年早些時候，他們發(fā)表了關于“石墨烯海綿”的部分研究成果。“石墨烯海綿”是一種軟濕材料，將折皺的石墨烯氧化物融化后制備而成。
當用激光切割石墨烯海綿時，他們注意到光可以向前驅動材料。這很奇怪，雖然激光可以用于推動單分子移動，但是海綿長度太大，在幾厘米左右。
研究團隊將海綿石墨烯放置在真空中，用不同波長和強度的激光槍打擊。激光可以將海綿塊向上推動達40厘米，甚至在普通陽光下，通過透鏡也可以使石墨烯發(fā)生移動。
石墨烯的這種移動是如何發(fā)生的呢?其中一種解釋是，物體就像一個太陽帆。光子可以將動量轉移到物體上，并推動物體向前移動。在真空環(huán)境里，這種微小的作用足夠用來制備推力航天器。就在上周，加州帕薩迪納市的行星協(xié)會發(fā)起了一個小型的太陽帆測試實驗。這個實驗使人們發(fā)現(xiàn)了光子巨大的能量。
研究團隊還排除了激光汽化部分石墨烯，并使石墨烯排出碳原子的想法。
與之相反，他們認為石墨烯吸收了激光的能量，并形成了價電子。最終石墨烯無法吸收更多的能量，并將額外的電子釋放出來，推動海綿朝反方向前進。雖然不清楚為什么電子的釋放不是隨機排布，但是研究團隊已經確定當石墨烯暴露于激光下時產生了電流。
利用石墨烯海綿，可以制造高科技光能驅動太陽帆航天器推進系統(tǒng)。這種航天器推進系統(tǒng)雖然比傳統(tǒng)化學火箭推進力小，但是光壓力要大上好幾倍。
麻省理工學院的Paulo Lozano說道：“最好的火箭是不需要任何燃料。石墨烯能源飛船是一個有趣的設想，但是這意味著飛船需要形成正電荷，以中和電子，否則飛船就可能損壞。”
責任編輯：于璐
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