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石墨烯我国科学家研制出光动材料令光动飞

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来源: 作者: 2019-04-05 21:48:21

我国科学家研制出“光动”材料 令“光动”飞行成为可能

特殊石墨烯材料令“光动”飞行成为可能

作者:陈建强 吴军辉 来源:光明

我科学家研制出光动材料

特殊石墨烯材料令光动飞行成为可能

光明天津6月20日电(陈建强 通讯员吴军辉)经过3年的研究,南开大学化学学院教授陈永胜和物理学院教授田建国的联合科研团队,取得了一种特殊的石墨烯材料。该材料可在包括太阳光在内的各种光源照耀下驱动飞行,其获得的驱动力是传统光压的1000倍以上。该研究成果令光动飞行成为可能。

光直接驱动飞行是各国科学家争相研究的困难。在以往的大量研究中,科学家试图利用光压提供动力。光压即射在物体上的光所产生的压强。光子同时具有质量与速度,具有动量的大量光子照耀在物体上产生的光压会使物体移动,但是,来自光压的驱动力微不足道,远不能满足航空和航天的负载要求。

陈永胜等专家研制出的这种石墨烯材料,可以在包括太阳光在内的各种光源照耀下有效驱动飞行。研究人员介绍,实验所用光源都较弱,如普通激光、氙灯等。也就是说,这类材料对驱动光源并没有特殊要求,因此可以广泛应用。

实验发现,光源的波长与石墨烯材料产生的驱动力成反比,即波长越短,材料产生的驱动力越大。这是我们了解到的,迄今为止科学界第一次用光推动一个宏观物体并实现宏观的驱动。陈永胜说,通过计算,500公斤的负载,如果利用基于这类石墨烯材料制备的驱动帆板,理论上取得的驱动力最少能使其达到0.09米每秒的加速度。

除观察到这类光直接驱动飞行外,研究团队经过大量实验,提出了一种新的驱动机理,即这类材料在光作用下,通过发射大量的电子取得了相应的驱动力。这类特殊的驱动是通过电子喷射取得的,完全不同于传统的化学火箭。目前,陈永胜团队正在对这类机理进行进一步的研究和验证。

最新一期英国著名科普杂志《New Scientists》(《新科学家》)为该成果专门撰写的评述文章指出,该成果为石墨烯这类优秀材料增加了一种惊人的性能,石墨烯海绵可以替换太阳能帆板,用以制造光动力推动系统的航天器。

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