石墨烯光驅動飛行真的可行嗎?

  • A+

   中國運載火箭技術研究院研發中心通過理論方法和數值模擬相結合的手段,成功設計了一種光推進石墨烯復合材料薄膜,從而為光驅動飛行奠定了基礎。這篇文章提到,已有研究表明,用光照射石墨烯材料時可產生傳統光壓1000倍以上的驅動力。如果所言不虛,那石墨烯光驅動將引發飛行器推進技術領域的巨大革命!

 

不過,查閱過往資料可發現,關于石墨烯光驅動的報道早在2015年就已經在媒體上引起廣泛討論。知乎上還專門有一個主題用于評價這件事(“如何評價中國研究者使用光驅動使宏觀形態的石墨烯移動?”【2】)。那個主題討論的是南開大學化學學院陳永勝教授和物理學院田建國教授領導的科研團隊在2015年6月15日發表在Nature photonics上的學術論文(Macroscopic and direct light propulsion of bulk graphene material【3】)。這篇論文認為,光照射石墨烯材料時,會由于俄歇效應(Auger effect)激發出電子向外散射,從而產生動量推動石墨烯材料運動。

 

石墨烯光驅動原理(來自知乎)


然而,不少學者對于這篇論文闡述的機理并不贊同,認為光照射石墨烯產生的推動力并非來自激發電子,而是來自石墨烯表面吸附氣體在光照射下的脫附效應?茖W網上的一篇文章認為“論文中給出的實驗條件表明,石墨烯所處的真空管并非完全真空。因此,光照射石墨烯時,會導致殘余氣體的吸附和脫附。當材料不同部位存在溫差時,氣體吸附和脫附的比例失衡,就會導致宏觀上的壓差!薄4】這篇文章通過具體的數值計算,認為氣體脫附而非電子激發才是石墨烯光驅動的最主要原因。然而,真實的外太空中,材料中的殘余氣體不可能長時間保留。因此,采用光照射石墨烯在真空中持續飛行是無法實現的。

 

不過,對于氣體脫附理論,也有人質疑其正確性。同樣來自知乎的一位材料學博士,他說論文原作者陳永勝教授在實驗中還發現“用不同頻率的光照射石墨烯時,所得到的移動距離不一樣,光波長越短,移動距離越大,這個現象與俄歇電子理論的解釋是吻合的,而氣體脫附理論完全不能解釋。此外,石墨烯不接地時光驅動現象不能持續,而接地后可以持續出現,這也與俄歇電子理論吻合,同樣不能用氣體脫附理論解釋!辈贿^,文章也承認,“光照射確實不可能無限制打出俄歇電子,需要通過給石墨烯接地補充電子才可能持續進行”【3】。因此,該材料學博士的結論是:石墨烯光驅動實現實用化還早。

 

當然,我們注意到,以上討論、質疑以及再質疑都發生在2015年。如今,三年過后,不知道石墨烯光驅動背后的真正科學原理是否已經完全闡明?而闡明原理后的石墨烯是否有望實現太空光驅動持續飛行?



weinxin
我的微信
關注我了解更多內容

發表評論

目前評論:0