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小小緞帶剛而柔:納米科技改善容器品質

  • 美國之音

近開發出來的一種塑膠複合材料可能很快就能讓人們為天然氣汽車製造出更好、更輕的燃料箱,還能保持汽水瓶的密封性,不讓飲料跑氣。這只是超薄材料石墨烯的潛在用途的兩個例子而已。科學家2004年首次把石墨烯從石墨材料中剝離出來。在德克薩斯州萊斯大學(Rice University)的納米技術實驗室,科研人員正在對這種單薄而又堅固的單原子層二維材料進行測試。

雖然這片塑膠膜看起來弱不禁風,但是萊斯大學納米技術研究員相昌盛說,它其實非常堅實。

相昌盛介紹說:“這個薄膜非常堅固,同時又非常柔韌。所以你看,我們可以把它拉得那麼長。實際上,它可以拉長到原來的700%。”

萊斯大學的研究人員已經把厚度不超過一個原子的石墨烯緞帶加入到汽水瓶中,堵住分子與分子之間的微小空隙。

雖然這些塑膠瓶用肉眼看是固體,不過在納米層級,這種材料是由巨大的分子組成的,中間有很大空隙,分子要小得多的氣體可以從中逃逸,造成瓶內飲料跑氣。

石墨烯可以更好地保持汽水和啤酒等加壓封裝飲料的原味。

萊斯大學化學教授詹姆斯‧圖爾(James Tour)說,眼前很多東西,包括他的書桌和電腦,看上去密不透風,其實遠非如此。

圖爾教授說:“如果從化學分子或者納米層次上觀察,這些東西看上去就不一樣了,整個世界都大不一樣了。"

目前,汽水瓶裏已摻入了納米陶土,以防瓶內氣體逃逸。不過,圖爾說,石墨烯緞帶更便宜,也更有效。

他說:“我們防止氣體外泄的能力加強了大約1000倍,氣體滲透也減緩了大約1000倍,而納米陶土也許只能改進大約10%。”

氣體除了外逃,還有內滲問題。氧氣會穿透常規塑膠容器,進入內裝食物和飲料。

萊斯大學的圖爾教授說:“二氧化碳的分子比氧氣大,氧氣比二氧化碳小。所以要想法防止氧氣進入塑膠瓶。”

相昌盛用中文解釋說:“比如說目前在雪碧的包裝瓶當中,現在可能能堅持三個月。如果我們放一些石墨烯進去,可能堅持五個月、十個月,甚至更長。所以這是我們工作的主要目的和意義。”

對天然氣儲存器來說,石墨烯也具有更好的密封性,同時還解決了天然氣汽車必須掛載沉重的儲氣罐的問題。

圖爾介紹說:“我們可以不再使用臘腸形狀的儲氣罐,因為這佔了車後箱很多空間。我們可以讓儲氣罐順勢而走,也就是說,把它做成管道或腸子的形狀,像蛇一樣穿過各個空間。”

圖爾和他的團隊將繼續測試這種材料,並與私營公司合作開發它的商業用途。

這讓相昌盛感到欣慰。他說,多數人不能充分理解他和同事的科研突破所帶來的益處,因為這一切基本是在肉眼看不見的世界中進行的。

他說:“納米技術真的在影響人們的生活,雖然你無法親眼看到。”
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