石墨烯质宇宙飞船可以仅依靠太阳光运行
2015年06月04日 10:49 4099次浏览 来源： 中国新材料网 分类： 新材料前沿
将石墨烯应用于外太空，这是将石墨烯的特性发挥的淋漓尽致的重要一笔。碳单原子层可以将光能转化为动能，未来也许人们就不需要基础燃料质飞船了。
石墨烯是科学家们研究铅笔和胶带时的意外产物。石墨烯呈平面结构，强度很高，导电性和导热性都非常好。天津南开大学的Yongsheng Chen和同事们一直在研究保留石墨烯特性的大型碳排列。今年早些时候，他们发表了关于“石墨烯海绵”的部分研究成果。“石墨烯海绵”是一种软湿材料，将折皱的石墨烯氧化物融化后制备而成。
当用激光切割石墨烯海绵时，他们注意到光可以向前驱动材料。这很奇怪，虽然激光可以用于推动单分子移动，但是海绵长度太大，在几厘米左右。
研究团队将海绵石墨烯放置在真空中，用不同波长和强度的激光枪打击。激光可以将海绵块向上推动达40厘米，甚至在普通阳光下，通过透镜也可以使石墨烯发生移动。
石墨烯的这种移动是如何发生的呢?其中一种解释是，物体就像一个太阳帆。光子可以将动量转移到物体上，并推动物体向前移动。在真空环境里，这种微小的作用足够用来制备推力航天器。就在上周，加州帕萨迪纳市的行星协会发起了一个小型的太阳帆测试实验。这个实验使人们发现了光子巨大的能量。
研究团队还排除了激光汽化部分石墨烯，并使石墨烯排出碳原子的想法。
与之相反，他们认为石墨烯吸收了激光的能量，并形成了价电子。最终石墨烯无法吸收更多的能量，并将额外的电子释放出来，推动海绵朝反方向前进。虽然不清楚为什么电子的释放不是随机排布，但是研究团队已经确定当石墨烯暴露于激光下时产生了电流。
利用石墨烯海绵，可以制造高科技光能驱动太阳帆航天器推进系统。这种航天器推进系统虽然比传统化学火箭推进力小，但是光压力要大上好几倍。
麻省理工学院的Paulo Lozano说道：“最好的火箭是不需要任何燃料。石墨烯能源飞船是一个有趣的设想，但是这意味着飞船需要形成正电荷，以中和电子，否则飞船就可能损坏。”
责任编辑：于璐
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