石墨、膨脹石墨和石墨烯(右)石墨烯的超能力跟它的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。二者都是碳元素組成的材料,結(jié)構(gòu)上,石墨是層狀結(jié)構(gòu),宏觀材料,層與層間是范德華力,比較弱,容易被剝離,而石墨烯就是被剝離出來(lái)的,譬如像是書(shū)和書(shū)中的紙一樣,書(shū)就如石墨,紙就如石墨烯,所以石墨可以看成是由一層層石墨烯堆疊而成的,理論上石墨烯是二維材料,只有單層或少層的才能稱為石墨烯,部分剝離不充分的只能稱為石墨微片。
1、石墨烯和石墨的區(qū)別?
二者都是碳元素組成的材料,結(jié)構(gòu)上,石墨是層狀結(jié)構(gòu),宏觀材料,層與層間是范德華力,比較弱,容易被剝離,而石墨烯就是被剝離出來(lái)的,譬如像是書(shū)和書(shū)中的紙一樣,書(shū)就如石墨,紙就如石墨烯,所以石墨可以看成是由一層層石墨烯堆疊而成的,理論上石墨烯是二維材料,只有單層或少層的才能稱為石墨烯,部分剝離不充分的只能稱為石墨微片。
性能上,石墨烯具有非常好的導(dǎo)電性,導(dǎo)熱性,透光率和高的比表面積,目前研究很多,較為成熟的應(yīng)用有鋰電導(dǎo)電漿料(電池漿料合漿增加導(dǎo)電性),防腐涂料,散熱膜(華為手機(jī)Mate20/30系列),服裝纖維等,應(yīng)用方向眾多,但多數(shù)處于孵化或研發(fā)階段,而石墨作為一種傳統(tǒng)材料,性能方面與石墨烯有部分重疊,如導(dǎo)電導(dǎo)熱等,但要比石墨烯性能低很多,是兩種截然不同的材料,但石墨也有自己的材料優(yōu)勢(shì),成本低,在鋰電負(fù)極材料應(yīng)用廣泛,可用于制造防火、潤(rùn)滑等材料;而且是多種材料的原材料,如碳素、膨脹石墨、石墨負(fù)極、石墨烯等。
2、石墨烯硬度達(dá)到鋼鐵的上百倍,那為什么不用它來(lái)做武器的“外殼”?
謝謝邀請(qǐng),石墨烯超薄超輕、強(qiáng)度高、彈性和韌性好的特性,使其現(xiàn)在成為人們心目中理想的防彈材料,各國(guó)都在大力研究,以便將其廣泛應(yīng)用到防彈衣領(lǐng)域以及作為坦克裝甲車輛的裝甲。目前世界上所研究和試驗(yàn)的用于防彈材料的石墨烯實(shí)際上被稱為石墨烯海綿,是目前世界上已知的最輕固體新材料,屬于一種氣凝膠,是以石墨烯為墻壁,碳納米管為支架,兩種材料的水溶液在低溫環(huán)境下凍干,去除水分、保留骨架,最后形成的一種超輕材料,
石墨烯海綿抗壓、抗沖擊性能非常強(qiáng),可承受力度超過(guò)每平方英寸1.45萬(wàn)磅的外力重?fù)?,這幾乎相當(dāng)于馬里亞納海溝這個(gè)深達(dá)10924米的世界海洋最深處所經(jīng)受的巨大壓力,防護(hù)能力比鋼材強(qiáng)10倍,比凱夫拉材料強(qiáng)2倍。不僅如此,石墨烯還可以被擠壓成其原始大小的5%,且依然能夠恢復(fù)原來(lái)的形態(tài),此外,石墨烯海綿還具有抗重復(fù)沖擊性能好的有點(diǎn),在抗擊外力重?fù)?000次以上仍能保持穩(wěn)定性能。
由此可見(jiàn),石墨烯海綿耐高壓、耐沖擊的超硬特性意味著它將能用在防彈衣的內(nèi)部和坦克裝甲車輛的裝甲內(nèi)部作為緩沖材料,以吸收來(lái)自射彈(如子彈、炮彈、反坦克導(dǎo)彈、火箭彈等)的沖擊力,在美國(guó)科學(xué)家的模擬實(shí)驗(yàn)中,僅10-100納米厚的石墨烯海綿,就能夠抵御相當(dāng)于AK-47突擊步槍射出的7.62毫米子彈的沖擊力。此外,石墨烯海綿制成的防彈衣比現(xiàn)在常見(jiàn)的凱夫拉防彈衣輕得多也柔軟得多,因此士兵穿起來(lái)更輕便、更舒適,不會(huì)對(duì)戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作造成多少影響,也不會(huì)過(guò)多地消耗士兵的體力,
用于制造坦克裝甲車輛的裝甲時(shí),石墨烯將像喬巴姆裝甲的“三明治”結(jié)構(gòu)一樣,外層為鋼或鋁裝甲板,內(nèi)部為石墨烯海綿填充的裝甲墊。央視報(bào)道顯示,一塊300×300毫米見(jiàn)方,外層為鋁裝甲板、內(nèi)部填充石墨烯海綿的新型裝甲承受住了3發(fā)14.5毫米機(jī)槍彈的打擊,從視頻資料可以看到,3發(fā)14.5毫米機(jī)槍彈都只擊穿了最外層的鋁裝甲板,內(nèi)部填充的石墨烯海綿卻完好無(wú)損。
3、馬斯克質(zhì)疑,被吹上天的石墨烯到底是黑科技還是“大號(hào)智商稅”?
石墨烯(Graphene)的豪情壯志:比鋼強(qiáng)200倍,比紙輕1000倍!2004年,曼徹斯特大學(xué)的兩名科學(xué)家安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)進(jìn)行了一項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的試驗(yàn):他們用膠帶粘在一塊石墨上,然后扯下膠帶,接著把粘了石墨的膠帶部分用膠帶再次粘上再分開(kāi),重復(fù)這個(gè)過(guò)程足夠多次,直到最后膠帶上看不見(jiàn)什么東西的時(shí)候,石墨烯就誕生了!石墨想必大家都不陌生,從小寫(xiě)字用的鉛筆筆芯的主要成分就是石墨。