有一种手套,即使用锋利的刀片划割都不会破裂,只因其中加入了石墨烯材料。这种材料坚硬无比,强度比钢铁还要强上千倍,还具有导电导热的性能,甚至能把生鸡蛋给煎熟。前不久有人还发明出了一种能防腐蚀的石墨烯膜,一片薄薄的石墨烯材料为何会具有如此多的特性?这种石墨烯膜又有什么作用?
石墨烯膜被发明完全是由于一次偶然事件,某工厂发现他们的烘箱在生产石墨烯的过程中经常受到腐蚀,而沾上石墨烯的地方,腐蚀程度却不高。于是相关人员针对这一现象进行了深入研究,经过三年的时间终于研发出了能抗腐蚀的石墨烯膜。
那到底是什么特性才使这款石墨烯膜具有防腐效果的呢?这就得先给大家介绍一下石墨烯材料了。石墨烯在日常生活中运用得相当广泛,铅笔芯就是用石墨制成,而石墨烯就是从石墨中分离出来的,是能够单独存在的一种二维碳纳米材料,具有极高的稳定性。同时石墨烯还是世界上最坚硬、最薄的材料。
正是因为石墨烯具备这些特性,才促成了它防腐蚀的功能。在生产石墨烯膜之前,需要将整卷的铜箔进行切割,为后续生产石墨烯膜做准备。那这个铜箔到底有什么作用呢?其实是因为铜具备催化作用,能够经受千度以上的高温。
只有在高温的作用下,甲烷通过催化反应才能裂解成碳和氢气,但同时甲烷在高温的环境下,会不断地进行裂解,如果不加干预就不会形成石墨烯膜。于是在生产的过程中,工作人员还会在其中充入氢气,控制甲烷的裂解。
等到甲烷与铜箔接触之后,经过铜箔的催化,甲烷裂解出来落在铜箔上的碳就会形成石墨烯。那石墨烯后面又是怎么形成石墨烯膜的呢?铜箔上形成一层石墨烯后,甲烷就接触不到铜了,此时也就不会再继续裂解。但炉内的温度还在继续升高,再经过40分钟的高温的作用,从炉内取出的铜箔上就会有一层石墨烯膜。
其实生产石墨烯的方法还有很多,科学家们曾经用蟑螂做过实验,将它们烧了之后就会形成碳,也就是说只要烧成碳,就都可以形成石墨烯。同时科研人员为了让人们深刻了解石墨烯膜,还做了一个小实验。
实验人员准备了两瓶腐蚀性很强的盐酸和双氧水,以及一片普通的铜箔和一片附着了石墨烯膜的铜箔,然后将这两瓶强酸溶液分别加在了两片铜箔上。仅靠一层肉眼都看不到的膜就能抵抗强酸的腐蚀,听上去确实有些不可思议,但事实确是如此。只见那片普通的铜箔很快就发生了反应,表面不断冒着气泡,颜色也发生了改变,反观那片附着了石墨烯膜的铜箔没有丝毫的变化,石墨烯膜的抗腐蚀性从此得到了证实。
从石墨烯膜面世以来,已经被人们广泛应用,我们日常所戴的防雾霾口罩就用到了这项技术。凭借石墨烯的致密性,在基材的骨架上形成了石墨烯膜,达到过滤PM2.5颗粒的效果。正是由于其致密性,许多防腐材料也相继产生,例如接下来要提到的防腐涂料。
在国家的支持下,年,一款含有石墨烯成分的防腐涂料运用在了第一台海上风电塔筒上。要知道海水中有大量的盐分,腐蚀性比正常情况高上许多,而这种涂料有效地解决了这一问题,在世界海洋防腐领域中创造了新的里程碑。除此之外,大家还知道石墨烯膜被运用在了哪些方面吗?