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未来放得进口袋的发电机

2014-10-19 18:54:24  来源:  浏览次数:

  据报道,早在很久以前,人类就曾经用物理学理论设计出了一种新型材料,不过由于这种材料的厚度过小(只有一个碳原子的厚度),很多科学家认为它只是一种假设性的存在,不可能被真正合成出来。然而,在2004年,两位来自英国曼彻斯特大学的物理学家,安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)成功在实验室内合成了这种新型材料,它是自然界已知的最薄,最坚硬的纳米材料,同时其导电性能甚至超越了金刚石和碳纳米管,它被誉为是通往“新世界的大门”,它被命名为石墨烯。时隔短短数年,这一伟大的成就再次被人类复制,一种更新型的导体材料诞生了,它就是二硫化钼(MoS2)。

  在本周出版杂志上,一篇名为《新时代材料》的文章中提到了二硫化钼材料的合成进度,文章指出,目前研究已经进入了最后阶段,用不了多久人们就有机会感受到这种新型材料给我们日常生活带来的便捷。参与研究的科学家说道:“二硫化钼的潜力是无穷的,它的各项属性与石墨烯相似,但是相比于后者,它具有更加优秀的灵活性,它甚至可以像一张纸一样折叠,我们可以将它戴在衣服上,或者是贴在墙上。”

  毋庸置疑,由于二硫化钼和石墨烯一样有着极强的导电性,那么在未来的市场中二硫化钼最多的用途必然是被用来制作发电机。据科学家称,他们已经完成了对二硫化钼压电特性的测试,结果十分令人满意,所谓的压电特性指的就是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。相反,则称为逆压电效应。有了这样的特性,二硫化钼已经取代了石墨烯,成为了世界上目前已知最薄的发电机。在不久的将来,我们或许会看到家家户户的阳台上放置着一片一片的薄纸,那么这种薄纸一定是由二硫化钼合成的,它就是未来的太阳能发电机。

  不要小看了发电机在我们日常生活中扮演的角色,有了二硫化钼制成的发电机,我们可以实现很多在此之前曾经畅想过的事。比如,我们可已将这种可折叠的发电机嵌入衣服内,这样一来人体在运动时产生的化学能量就可以被自动转化为电能,这一功能可以有效地帮助我们节省大量能源,当我们在用手机发短信时,手指来回移动产生的能量就可以给手机充电,尤其是对于那些低能耗的电子产品来说,只要有二硫化钼作为“能量转换器”,那么在某种程度上甚至可以说这些设备已经变成了“永动机”了。此外,二硫化钼在其他领域内发挥的潜力也是难以估量的,比如我们可以利用它制作便携式传感器和医疗设备。

  除此之外,美国阿斯图里亚斯材料研究中心(Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias,简称IMTA)的研究人员阿马多尔·莫南德斯·维拉克莱斯(Amador Menéndez Velázquez)还说道:“我们现在所列举出的这些令人眼花缭乱的应用也仅仅是冰山一角而已,还有无限的功能是人类未开发出来的,随着时间的推移,科技力量会不断增强,在未来二硫化钼的用途将会是多元化的,总之,这种材料的潜力无法估量。” 在美国哥伦比亚大学担任物理学教授的王磊(Wang Lei)全程参与了二硫化钼的合成工作,他在接受记者采访时解释道:“二硫化钼之所以会如此之薄主要跟它内部原子结构的排列方式有关,与其他导电材料不同,二硫化钼的内部结构呈现出的是二维平面结构,而不是三维立体结构,这大大缩减了它所占用的物理空间。”

  然而值得一提的是,尽管二硫化钼有着比石墨烯更加优秀的物理属性,但是它并不能完全替代石墨烯,来自马德里科学材料研究所(Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid,简称CSIC)的研究员拉法埃尔·洛德兰(Rafael Roldán)解释说:“与石墨烯不同,二硫化钼是一种在自然界中本身就存在的材料,只不过是经过了后天的人工加工才具有了这些优点,它的金属属性较强,因此也可以说它属于一种金属材料,但是在很多场合中金属的一些特定属性会影响到周围磁场环境的变化,导致其失去原有的作用,因此在某些特定的环境中,我们还是需要依靠石墨烯来作为导体材料。”

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