Varför välja glasfiber och grafen för att samarbeta för den nya generationen av supermaterial monene glasfiber?
Den kan motstå den intensiva värmen från flygplansmotorer, värma snabbt tunnelbanesäten i kallt väder och till och med öka industriell torkeffektivitet med cirka 30 %. Det är "kungen av nya material", grafen, ett resultat av dess tvär-industriintegrering med glasfiber: nästa-generations supermaterial, "mono-glasfiber."
Vad är mono-glasfiber? Låt oss börja med kol. Av de 118 grundämnena i det periodiska systemet är kol den obestridda "mästaren". Den utgör ryggraden i livet på jorden och kan rekonstrueras genom unika kemiska bindningar, förvandlas till diamant, grafit och till och med en-atom-tjock grafen.
Om grafit jämförs med en tjock bok, är grafen en tunn sida i den. Endast 0,334 nanometer tjock, motsvarande 1/200 000 diametern av ett människohår, besitter det häpnadsväckande "energi". Dess draghållfasthet är 200 gånger den för stål, dess värmeledningsförmåga är 13 gånger den för ren koppar, dess elektronrörlighet är över 100 gånger den för kisel och dess ljustransmittans når 97,7 %. Dessa egenskaper att vara "tunn som en cikadas vinge, starkare än stål" har gjort grafen till en stjärna i materialvärlden.
Upptäckten av grafen i sig är en legendarisk vetenskaplig historia. Forskare förutspådde teoretiskt dess existens 1947, men kunde faktiskt inte producera det på grund av den termodynamiska instabiliteten hos två-dimensionella material. År 2004 isolerade forskare av misstag ett enda lager grafen genom att upprepade gånger skala och klistra ihop grafitark med tejp. Denna enkla metod gav dem 2010 års Nobelpris i fysik. I Kina uppnådde akademiker Liu Zhongfans team en oväntad innovation, vilket ytterligare förbättrade kapaciteten hos supermaterial. En elev placerade av misstag glas i en laboratorieugn och "växte" oväntat grafen på isolerglasytan. Detta genombrott gjorde det möjligt för grafen att växa endast på metallsubstrat, vilket lade en nyckelgrund för den efterföljande integreringen av material.
Varför väljaglasfiberoch grafen för detta samarbete? Svaret ligger i glasfiberns egenskaper. Tillverkat av glasråmaterial som smälts och dragits vid höga temperaturer, kombinerar detta oorganiska, icke-metalliska material, varje fiber endast 7 mikron tjock och tunnare än ett människohår, fördelarna med lätthet, flexibilitet och hög-temperaturbeständighet. Forskargruppen drogs till sin "skelett"-kapacitet. Med hjälp av kemisk ångavsättning belade deglasfibermed en grafen "hud". Detta "skinn" omsluter inte bara fibern säkert och motstår borttagning, utan ger den också "superkrafterna" av elektrisk och termisk ledningsförmåga och elektromagnetisk avskärmning.
Idag är världens första meter-bredda moneneglasfiberproduktionssystemet har uppnått en årlig produktionskapacitet på 20 000 kvadratmeter, vilket leder till spetsforskning från laboratoriet till den industriella produktionslinjen. Denna innovation med "styvhet och flexibilitet" utövar världsförändringskraft på flera områden. Inom flyget bygger traditionell vingavisning på skrymmande motståndsledningar, vilket förbrukar hög energi och påverkar flygeffektiviteten. Moneneglasfiber, med en el-till-omvandlingshastighet på över 90 %, genererar emellertid ytvärme och smälter is på några sekunder. Att enkelt fästa på vingens framkant garanterar flygsäkerheten.
Inom vindkraftssektorn har en vindkraftpark i Hunan banat väg för denna teknik, genom att bädda in moneneglasfiber i blad. Som en smart elektrisk filt värmer den här tekniken jämnt upp luften, vilket löser den korta livslängden och den-blixtbenägna naturen hos mekanisk och varmlufts-avisning. Denna teknik förlänger turbinens livslängd och förbättrar den ekonomiska effektiviteten hos vindkraftsparker. I den offentliga sektorn har vissa platser på Beijings tunnelbanelinje Yizhuang Line ett monene glasfibervärmelager, vilket höjer temperaturen till 40 grader på 10-30 sekunder. Den avger också långt infrarött "livsljus" i våglängdsområdet 4-15 mikron, en våglängd som är avgörande för växter och djur. Denna teknik förenar värme och hälsa.
När spjutspets-teknologi släpper sin avskilda fasad och kommer in i vardagen, blir vetenskapens "möjlighet" den "happening" som förändrar världen.
Grafenens "superkraft" möter glasfiberns "seghet". Detta omformar inte bara gränserna för materiell prestanda utan visar också den kinesiska vetenskapliga forskningens djärvhet. Denna framtid vävd av grafen och glas inbjuder fler människor att ge sig ut på det stora havet av vetenskap.
