“光动”石墨烯材料驱动力超光压千倍
12112015/06/29航天技术 IP:四川
    科技日报讯 (通讯员吴军辉 记者冯国梧)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,通过3年研究获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射下驱动飞行,获得的驱动力是传统光压的千倍以上。该研究成果令“光动”飞行成为可能。
    6月15日,介绍这一成果的论文在线发表于国际著名学术刊物《自然·光学》上。
    该团队研究人员将一个重为4毫克的形似“海绵”的圆饼状三维石墨烯材料放置到真空管中,在不同光源的“推动”下,“海绵”瞬间发生了水平或竖直方向的位移,最大移动距离可达40厘米。
    研究人员介绍,实验所用光源都较弱,如普通激光、氙灯等。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。通过室外实验,研究人员发现太阳光同样可以驱动这种石墨烯材料移动。
    “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,通过定量测量,这种石墨烯材料在光照条件下产生的力是传统光压的千倍以上。通过计算,500公斤的负载,如果利用基于这种石墨烯材料制备的驱动帆板,理论上获得的驱动力至少能使其达到0.09米每秒的加速度。
    除了观察到这种光直接驱动飞行外,研究团队经过大量的实验,提出这种材料在光作用下,通过发射大量的电子获得了相应的驱动力,即这种特殊的驱动是通过电子喷射获得的,完全不同于传统的化学火箭。

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~~空空如也
rudolf
8年10个月前 IP:山东
775816
如果是今年的实验的话,肯定不是【科学界第一次用光推动一个宏观物体并实现宏观的驱动】
一个老美科学家90年代就开始搞激光驱动飞行器的测试,用红外激光驱动经过抛光的铝圆盘,铝盘经压缩空气驱动高速旋转以稳定自身,然后从下方射入激光使它飞起来。圆盘直径有十几公分,飞行高度有几十米。
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1211作者
8年10个月前 IP:四川
775818
报道说成果在线发表在《自然·光学》,谁能找来看看?
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1211作者
8年10个月前 IP:四川
775820
找到了
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXml
哪位有空下载和翻译一下,给大家看看。

看摘要好像有那么回事,不看全文的话,不知道电子是从哪里补给的。
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1211作者
8年10个月前 IP:四川
775821

搞到了

Macroscopic and direct light propulsion of bulk graphene material
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虎哥
8年10个月前 IP:四川
775822
大概看了一下,感觉意义不大啊。激光照铝盘,直接蒸发推进。这个照出电子来了,但电子没地方补充,似乎想不到解决补充问题的办法。

这里的主要优势是,可以在普通阳光下产生效应,发射的电子具有一定的方向和速度。
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wateras
8年10个月前 IP:北京
775828
多谢分享
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Johnny-Wei
8年10个月前 IP:广东
775834
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大概看了一下,感觉意义不大啊。激光照铝盘,直接蒸发推进。这个照出电子来了,但电子没地方补充,似乎想不到解决补充问题的办法。

这里的主要优势是,可以在普通阳光下产生效应,发射的电子具有一定的方向和速度。
还可能成为太阳能发电板,石墨烯发射电子,然后带上正电荷,不知道有没有这种可能
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虎哥
8年10个月前 IP:四川
775853
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还可能成为太阳能发电板,石墨烯发射电子,然后带上正电荷,不知道有没有这种可能
发射的电子如果能被另一个电极俘获,形成回路,有可能。但是该试验要求极高的真空度(论文中10e-4托),在地面恐怕没有希望,太空电站有可能。具体的效率需要算一下才知道。
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rudolf
8年10个月前 IP:山东
775930
引用 虎哥:
发射的电子如果能被另一个电极俘获,形成回路,有可能。但是该试验要求极高的真空度(论文中10e-4托),在地面恐怕没有希望,太空电站有可能。具体的效率需要算一下才知道。
被另一个极板俘获的话,会产生反作用力
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1235642
8年10个月前 IP:浙江
775936
0.09米每秒的加速度挺大的了,过不了多久就能加速到比任何工质火箭都要快的速度了
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Johnny-Wei
8年10个月前 IP:广东
775947
引用 虎哥:
发射的电子如果能被另一个电极俘获,形成回路,有可能。但是该试验要求极高的真空度(论文中10e-4托),在地面恐怕没有希望,太空电站有可能。具体的效率需要算一下才知道。
用金属板做另一个电极去俘获电子,内部抽真空,留一个透明窗口
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拔刀斋
8年10个月前 IP:美国
775953
引用 虎哥:
大概看了一下,感觉意义不大啊。激光照铝盘,直接蒸发推进。这个照出电子来了,但电子没地方补充,似乎想不到解决补充问题的办法。

这里的主要优势是,可以在普通阳光下产生效应,发射的电子具有一定的方向和速度。
70eV的电子激发机理存疑,已经远远超出光电效应里入射光子的能量了。
即使有某种能级倍增机制,70eV也远远超出石墨烯的能带甚至碳原子的第一电离能了,这么高能量的激发会直接把石墨烯电离成等离子体。

另外需要排除真空残余气体的热力效应,这东西实验现象简直一模一样。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/wiki/Crookes_radiometer
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ne555
8年10个月前 IP:山东
775959
引用 拔刀斋:
70eV的电子激发机理存疑,已经远远超出光电效应里入射光子的能量了。
即使有某种能级倍增机制,70eV也远远超出石墨烯的能带甚至碳原子的第一电离能了,这么高能量的激发会直接把石墨烯电离成等离子体。

另外需要排除真空残余气体的热力效应...
的确需要排除,但反过来想想,在这种真空度下,仅仅一平方分米不完全聚焦的太阳光(而且部分被透镜及玻璃管反射)也不会产生多少影响
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迪纳米斯
8年10个月前 IP:广西
775967
咋一看还以为是人工肌肉.
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wenyanwen
8年10个月前 IP:上海
776014
很好玩
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拔刀斋
8年10个月前 IP:美国
776049
引用 ne555:
的确需要排除,但反过来想想,在这种真空度下,仅仅一平方分米不完全聚焦的太阳光(而且部分被透镜及玻璃管反射)也不会产生多少影响
Crookes radiometer这东西百年前已经做出来了,日光照射就能转,除非真空度很高
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/wiki/Crookes_radiometer
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wenyanwen
8年10个月前 IP:上海
776053

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cccyl
8年10个月前 IP:浙江
776065
引用 拔刀斋:
Crookes radiometer这东西百年前已经做出来了,日光照射就能转,除非真空度很高
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/wiki/Crookes_radiometer
什么原理?英文的看不懂啊
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ne555
8年10个月前 IP:山东
776110
引用 拔刀斋:
Crookes radiometer这东西百年前已经做出来了,日光照射就能转,除非真空度很高
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/wiki/Crookes_radiometer
这个很久以前就看过了,分子热运动引起的,但其运转需要的是半真空,我的意思是这里的真空度已经很高了,光压引起的应该都比分子热运动引起的多,不证明的确不够严谨,但也不太影响判断。
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ne555
8年10个月前 IP:山东
776111
引用 cccyl:
什么原理?英文的看不懂啊
百度克鲁克斯辐射计
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拔刀斋
8年10个月前 IP:美国
776157
引用 ne555:
这个很久以前就看过了,分子热运动引起的,但其运转需要的是半真空,我的意思是这里的真空度已经很高了,光压引起的应该都比分子热运动引起的多,不证明的确不够严谨,但也不太影响判断。
这个效应到10^-6Torr的高真空才消失,论文里面最多抽到5*10^-6Torr,而且石墨烯多孔结构吸附大量气体之后受到激光烘烤容易放气,除非预先长时间真空烘烤。
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1211作者
8年10个月前 IP:四川
776158
引用 拔刀斋:
70eV的电子激发机理存疑,已经远远超出光电效应里入射光子的能量了。
即使有某种能级倍增机制,70eV也远远超出石墨烯的能带甚至碳原子的第一电离能了,这么高能量的激发会直接把石墨烯电离成等离子体。

另外需要排除真空残余气体的热力效应...
实验中所用的激光能量大约1.5eV,而被激发的电子能量高于此值,图4中采用脉冲宽度统计峰值为70eV(这大概是每秒5000公里级别的速度),而且其能量分布与入射波长、功率密度都没有关系,仅强度与功率密度正相关,的确很奇怪,难道这些电子是能级稳定的?
该作者报告的现象是激光波长越短效果越好(450nm优于650nm),该现象与残余气体的热力学效应是否吻合?电子的能量与气体的热力学效应似乎不吻合,除非他把能量测错了。
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