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纳米材料其特异性质的应用限制--诺奖石墨烯或不能达到其宏观效

天道酬勤
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楼主 发表于:2011-04-28 09:07:41
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墨烯的研究获得了诺奖,这是碳巴基球C60获得诺奖后的又一个,真是可喜可贺,我为诺奖获得者祝福。但是新闻部门在宣传时,由于专业知识的原因,过分夸大了纳米材料的应用可能和范围,我们应当客观科学的对待,纳米技术应用是有其局限的。实际在去年的国内长沙纳米会议上我就发表了一篇论文,但可惜忙未直接参加会议,只提交了论文交流。我们对于纳米材料的定义提出了不同看法,与国家纳米委、美国、欧洲、日本观点不同。论文摘要如下:

 

从不同维度理论模型计算对纳米材料
尺度定义的再认识
苏力宏等
纳米材料被国内外研究者大量研究,但是对于其明确定义,国内外也是近年才形成的,而纳米材料的定义一般以尺度作为标准,那么对于这些标准的认识能否找到定量的判据, 纳米管或线的在多长的长度下可以保持其特异性能,纳米颗粒其特异性能的表现最大尺度又是多少, 本文试图从分子或者晶胞表面占纳米材料所有分子或者晶胞单元总表面积百分率角度,做出定量计算,从而对于纳米材料的定义进行再认识。提出对于每一种纳米材料用三维尺度定义应当是稍各有不同的观点,计算还表明,纳米颗粒的高比表面性能会随着其尺度的增大而发生减小,而纳米线和管若由单和双两层分子或原子层组成时,其高比表面性能却可以保持到其自身延伸到很长的长度,但是随着长度延伸或者发生管线的叠加形成块状体器件,由于其分子和晶胞结合界面所占比例在增大,而与外界如空气接触的界面减少,最终纳米特异性只会保持到一定尺寸,纳米材料也许根本无法保持其特异性超过很大尺寸,所以最大纳米材料只会达到十几到几百微米级别,具体上限与材料本身有关。
 在纳米材料形成块状体或者其他形状器件的过程中,其暴露界面在不断消失,那么以我们所提出的定义,纳米材料成型成实用的器件,其尺寸很难超过10微米级别。因为超过数十微米级别,纳米比表面积的优势就消失了,与此有关的特异性也会消失。因为在形成大尺度块体过程中,纳米材料的异质界面(比如碳原子与空气的固气界面在其总界面中所占比例越来越小,而其同质界面(比如碳碳)越来越大,那么与此相关的纳米材料特异性质必然消失。

也可以这么说,所谓石墨烯和碳纳米管制备超强材料只能在十几到几百微米级以下才会起作用达到纳米材料所表现出的特异性,而在超过这一尺寸后,是根本无法实施的。而诺奖所宣传的前景并不能真正实现达到部分研究者所说的诸如太空电梯等宏观水平(笔者在前几年曾持相同观点认为可行,但是在做了论文的计算和分析后,提出不同结论),或许只有微观器件的应用可行。

因为这些观点颇有争议,迟迟未公开发表,最近正在修改论文,准备正式发表。本人对纳米技术长期看好,但我认为为了其健康发展,更应客观科学的看待。

石墨烯的问题可以看另一篇博文,石墨烯问题再释疑。

纳米材料的异质界面化学键不对称色散应力,是存在于所有材料界面的现象。但是在纳米材料上对其性质起到了重大影响,这不管是对纳米颗粒,还是纳米管、纳米薄膜、纳米线,纳米花等其他一切形式的纳米尺度材料都适用的,关键是这一作用的尺度及其影响的范围。所以现今很多纳米研究有跟风和未阐释清楚的问题,包括很多碳纳米管、石墨烯和巴基球的发明人和诺奖得主级别,对于自己研究的纳米材料界面效应的影响未认识清楚。

出处:http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=489270&do=blog&id=374017