（长江日报）南开大学化学学院陈永胜教授和物理学院田建国教授领导的科研团队经过3年的研究，获得了一种特殊的石墨烯材料，这种材料可在包括太阳光在内的各种光源照射下驱动飞行，其获得的驱动力是传统光压的1000倍以上，“光动”飞行或将成为可能。 实验现场 石墨烯材料最长移动40厘米 论文《大规模直接光驱动石墨烯材料》于6月15日，在线发表于国际著名学术刊物《自然—光学》上，介绍了这一。 在以往的大量研究中，科学家试图利用“光压”获得动力。“光压”是射在物体上的光所产生的压强。然而，来自光压的驱动力微乎其微，远不能满足航空和航天的负载要求。陈永胜教授等专家研制出的这种石墨烯材料，可以在包括太阳光在内的各种光源照射下有效驱动飞行。 记者在位于南开大学的功能高材料教育部重点实验室看到，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。 陈永胜说，这一性质是由于石墨烯本身的电子性质以及这一材料特殊的宏观形貌结构综合形成的。宏观上这一材料可以看做是由无数个相互电子的石墨烯片构成通过化学交联构成，因此总体来说，无数个石墨烯发射电子产生的微小动力的和就可观测到光驱动性能，这完全不同于传统的化学火箭。 光源不限 驱动力是传统光压千倍以上 研究人员介绍，实验所用光源都较弱，如普通激光、氙灯等，室外实验发现太阳光同样可以驱动这种石墨烯材料移动，也就是说对驱动光源的并无特殊要求，因此可以广泛应用。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。 “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。”陈永胜教授说，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，提出了一种新的驱动机理，即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。目前陈永胜教授团队正在对这种这种机理的进行进一步的研究和验证。因此本材料还可以作为一种方便的电子发射源。该工作同时认为，其它具有类似结构的材料，通过合适的组装也可能获得类似的性质和性能。据 一块外观类似黑色海绵、置于真空管中的石墨烯材料在日光的“推动”下移动（视频截图） 发 链接 “最好的火箭不需任何燃料” 最新一期某英国著名科普为该撰写了评述。文章指出该“再为石墨烯这种优良材料增添了一种惊人的性能。”“石墨烯海绵可以替代太阳能帆板，用以制造光动力推进系统的航天器。”文章中，麻省理工学院教授表示，最好的火箭是不需要任何燃料，石墨烯动力飞船是一个非常有趣的创意。 空间飞行器是人类探索的重要工具，而动力源问题一直羁绊着人类无法走得更远。“光直接驱动飞行”因其重大的学术意义和广阔的应用前景，成为世界科学家争相研究的难题。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动，即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力，光直接驱动飞行是科学界和航空界多年的梦想。 据了解，该是在国家科技部、自然科学基金委等支持下完成的。 据南开大学网站 新“眼睛”功能示意图 天宫二号将有 最灵敏“眼睛” 电中国航天专家为太空飞船研制出最灵敏的“眼睛”，能让两个比子弹速度还要快8倍的飞行器更迅速、可靠对接。这样的“眼睛”将用于“天宫二号”“嫦娥五号”以及空间站。 “眼睛”的学名是光学成像器。据中国空间技术研究院消息，中国首台第三代交会对接光学成像器近日研制成功，关键技术指标已达到甚至超过国际先进水平。 中国计划2016年发射第二个空间实验室“天宫二号”，2017年前后发射“嫦娥五号”，实现月球采样返回，并在2022年前后建成空间站。 中国空间技术研究院控制工程研究所光学成像器事业部主任设计师龚德铸介绍，光学成像器是用于飞船与目标飞行器交会对接的近距离成像测量器，由位于飞船上的相机和位于目标飞行器上的目标标志器组成。 飞船与目标飞行器要经过几十万公里的追逐，完成“穿针引线”般的精准对接。“从二者距离150米开始直到最终完成对接是最关键的时刻，稍有偏差就会发生像《星际穿越》中反派角色曼恩逃离时飞船对接失败造成的灾难。所以‘眼睛’好不好使很关键。”龚德铸说。 他介绍，与中国已在神舟飞船与“天宫一号”对接中使用的“眼睛”相比，新一代交会对接光学成像器最大的改进是抗杂光的能力更强。即使在太阳强光直射时，“眼睛”也不会被“亮瞎”，极大地提高了交会对接的可靠性，并使可对接窗口期延长为原来的两倍左右。 “新‘眼睛’的首次捕获时间，即第一眼看到目标，并作出反应认出目标的时间，从原先的10秒提高到1秒之内。其重量和功耗却仅为国际主流产品的二分之一。”龚德铸说。 专家介绍，这样的“眼睛”还将在卫星燃料加注、维修，飞机空中加油，水下无人航行器交会对接等领域发挥重要作用。 责编：江尚骏 |
