2024“走進新質生産力”系列科普活動①

      記者 翁丹妮

      電影《阿凡達》向我們描繪了一個虛構的星球——潘多拉。強大的人類艦隊跨越幾個光年來到這裡，不惜破壞這裡的生態，為的就是得到這個星球上一種特殊的資源 ——Unobtainium元素。

      Unobtainium翻譯成中文的意思就是“難得的元素”。

      Unobtainium並不是一個瞎編的詞，在航空領域，人們用“難得的元素”形容性能完美的材料，比如，它要輕得像空氣卻堅硬得像鋼鐵。今天，一種全新的材料，正在接近人類夢想中的“難得的元素”，這就是石墨烯。這位來自石墨家族的“超能力者”，以其單原子層厚度和蜂窩狀六邊形結構，輕盈地刷新了“自然界最薄材料”的紀錄。還有它顛覆性的力學、電學、熱學性能，甚至能夠承受彎曲和拉伸，可以説是材料界的“六邊形戰士”。儘管性能非常優越，但石墨烯其實還很“年輕”，從2004年首次被分離出來，到如今剛20年。

      你可能在網上看到不少關於石墨烯的新聞：“石墨烯羽絨服更保暖？”“石墨烯電池能大大縮短充電時間？”“石墨烯材料能用於手機製造？”諸如此類。關於石墨烯你真正了解多少？石墨烯真有這麼神奇嗎？人類是怎樣製造這種材料的？昨天上午，浙江省科協2024“走進新質生産力”系列科普活動，第一場就帶着公眾走進國家專精特新“小巨人”企業——高烯科技，以及杭州國際石墨烯博覽館，揭秘這個“新材料之王”的魅力。

      膠帶撕出來的諾貝爾獎

      活動一開始，科普講解員們沿着展廳給孩子們科普了關於石墨烯的“家族”和由來。比如石墨烯的“大哥”富勒烯，作為最早發現的碳納米物質，富勒烯的發現極大地增加了已知的碳同素異形體的數量，以前碳同素異形體僅限於石墨、鑽石和無定形碳，如煙灰和木炭。

      石墨烯是怎麼被發現的？你可能不會相信，它是用膠帶撕出來的！是的，就是那種普通的透明膠帶。兩位英國物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，在實驗室扔掉的廢棄膠帶上，將石墨的層狀結構分離開來，獲得了人類第一個二維材料：石墨烯。這個發現讓他們獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。

      講解員告訴大家，石墨烯和我們常見的石墨棒和鉛筆芯一樣，全是由碳原子組成，只不過，它只由一層碳原子在平面上構成，可以説它的特點就是薄，薄到不能再薄了。同時，石墨烯還是傳導熱量的高手，比最能導熱的金屬銀還要強10倍。

      打個生動的比喻，石墨烯是目前人類已知力學最強的材料，比鋼鐵足足強了100倍。而這種強度就像是把一張僅有保鮮膜厚度的石墨烯薄膜拉開，一頭大象站在鉛筆上，鉛筆芯的尖角都不能戳破它的程度。

      石墨烯有非常豐富的應用場景

      如果説石墨是本書，那石墨烯就是其中一頁頁的紙。

      講解完石墨烯的基礎知識，小朋友們分成幾組，拿着球棍分子結構模型一起合作拼出石墨烯的結構——蜂巢六邊形結構。最後再把石墨烯結構拼在一起，完成石墨的結構模型。這樣的動手過程讓孩子們更深刻地理解了石墨烯的結構。

      在展廳中，還有不少石墨烯相關的互動小實驗，比如桌上陳列着不同的棉、麻、毛、絲和石墨烯紗線、絮片、羽絨等纖維與面料，小朋友們可以直觀地感受觸摸。還有石墨烯發熱膜和散熱膜的體驗，可以讓孩子們真實地感受這個新材料的神奇之處，將抽象的知識轉化為直觀的體驗。

      講解員告訴大家，石墨烯有非常豐富的應用場景，比如石墨烯氣凝膠吸附海上原油的能力，石墨烯基碳纖維、散熱膜可用於航空航天領域，石墨烯複合纖維可極大優化人們日常生活……“我們用石墨烯電池給手機充滿電，只需要幾秒鐘就可以把電充滿。”孩子們在陣陣驚嘆中，對石墨烯這個新材料和科技革新的前景充滿了好奇和憧憬。