An bhfuil nanaifeadáin charbóin 100 uair níos láidre ná cruach i ndáiríre? Is é an freagra tá. Is féidir le neart teanntachta teoiriciúil na nanaifeadáin charbóin 50-200 GPa a shroicheadh, atá 100 uair níos mó ná gnáthchruach den toirt chéanna, agus níl aige ach 1/6 dlús níos mó ná cruach. Eascraíonn an meascán seo de "mheáchan éadrom agus ard-neart" as an struchtúr banna comhfhiúsach cobhsaí idir adaimh charbóin. Mar sin féin, is dúshlán domhanda é feidhmíocht eisceachtúil feadán aonair a mhéadú go hábhair mhacrascópacha (cosúil le snáithíní nó cáblaí): tá nanafeadáin charbóin gearr ar fhad, seans go sleamhnaítear orthu, agus tá láidreachtaí tomhaiste i bhfad níos ísle ná na luachanna teoiriciúla. Mar mhonaróir, tá Shandong Tanfeng New Material ag díriú ar theicneolaíocht ullmhúcháin CVD chun cur i bhfeidhm nanafeadáin charbóin a chur chun cinn i réimsí ardfheidhmíochta mar aeraspáis.
1. Cén áit ar tháinig an tÉileamh "100 uair níos láidre ná cruach"?
Conclúid:Tá bunús teoiriciúil ag an éileamh go bhfuil nanafeadáin charbóin "100 uair níos láidre ná cruach" - is féidir le neart teanntachta nanafeadáin charbóin foirfe amháin 50-200 GPa a bhaint amach, i gcomparáid le thart ar 0.4-1.5 GPa do ghnáthchruach. Is é an difríocht ná dhá ord méide.
"D'fhéadfadh nanaifeadáin charbóin níos tanaí ná gruaig dhaonna carr a ardú" - is cosúil le ficsean eolaíochta an ráiteas seo, ach tá sé bunaithe go deimhin ar fhianaise eolaíoch soladach.
Tá an rún maidir le neart na nanaifeadáin charbóin ina "chnámharlach." Tá nanaifeadáin charbóin comhdhéanta d’adaimh charbóin atá nasctha le naisc chomhfhiúsacha C=C, rud a chruthaíonn struchtúr foirfe cíor meala heicseagánach. Chun nanaifeadán carbóin a bhriseadh, ní mór na naisc charbóin seo a bhriseadh - a éilíonn fuinneamh an-ard. Is féidir le neart teoiriciúil na nanafeadáin charbóin 100 uair níos mó ná cruach a bhaint amach, cé go bhfuil a ndlús an-íseal, gan ach 1/6 chomh hard le cruach.
Breathnaímid ar an gcomparáid sonraí mionsonraithe:
| Méadracht Feidhmíochta | Nanaifeadáin Charbóin | Cruach Gnáth | Iolrach |
|---|---|---|---|
| Neart Teanntachta | 50-200 GPa | 0.4-1.5 GPa | Thart ar 100 uair |
| Dlús | 1.3-2.0 g / cm³ | 7.9 g / cm³ | Timpeall 1/6 |
| Modal Leaisteacha | 1-5 TPa | 0.2 TPa | Níos mó ná 5 huaire |
| Sainneart (Neart ÷ Dlús) | 25-100 GPa·cm³/g | 0.05-0.19 GPa·cm³/g | Na céadta uair |
Mar gheall ar na figiúirí seo, tá clú agus cáil ar nanaifeadáin charbóin mar "snáithín sármhaith" agus "míorúilt d'ábhair an 21ú haois."
2. Cén Fáth a Deir Daoine áirithe "Nach bhfuil Nanafeadáin Carbóin Chomh Láidir"?
Conclúid:Tá an bhearna sa chéim "scálú suas" - nanafeadáin charbóin aonair an-láidir, ach nuair a chuirtear le chéile iad in ábhair mhacrascópacha (cosúil le snáithíní nó scannáin), titeann an neart go suntasach. Is é seo an bac teicniúil lárnach atá ann faoi láthair.
Ós rud é go bhfuil nanaifeadáin charbóin chomh láidir sin go teoiriciúil, cén fáth nach bhfuil "rópaí nanafeadáin charbóin" feicthe againn in ionad cáblaí cruach inár saol laethúil? Cén fáth nach bhfuil an "nano-lann eitilte" ó "The Three{0}}Corp Problem" ina tháirge fíor fós?
Is é an freagra: tá bearna innealtóireachta ollmhór idir "feadán amháin" agus "cuachta."
I ndáiríre, tá sé an-deacair 'lann eitilte nana' a dhéanamh. Le próisis theicniúla reatha, tá sé an-deacair struchtúr socraithe adamhach foirfe atá fada a dhéanamh. Tá trastomhas de nanaiméadar amháin ag 'lann eitilt nana', ach tá fad na gcéadta méadar aige. Tá sé seo comhionann le rópa 1 milliméadar tiubh a theastaíonn a bheith 1 milliún méadar ar fad, agus an ceanglas nach bhfuil aon lochtanna ag an rópa.
Fiú má fhaightear nanafeadáin charbóin os cionn ceintiméadar-fada-, nuair a bhíonn siad cuachta le chéile, tá an neart teanntachta fós i bhfad níos ísle ná neart nanafeadáin charbóin aonair. Tá na cúiseanna ilghnéitheach:
| Nasc Scragall | Fadhb Sonrach | Tionchar |
|---|---|---|
| Fad Teoranta | De ghnáth ní bhíonn i nanaifeadáin charbóin aonair ach na deich micriméadar go ceintiméadar ar fad | Ní féidir é a úsáid go díreach mar cháblaí macrascópacha |
| Sleamhnán idir-feadán | Tá nanafeadáin charbóin nasctha le fórsaí van der Waals, rud a fhágann go bhfuil seans ann go sleamhnóidh siad faoi strus | Titeann an neart go géar |
| Lochtanna Struchtúracha | Tá socruithe adamhach neamhfhoirfe ann san ullmhúchán iarbhír | Bí i do phointí tiúchana strus |
| Strus Iarmharach | Iompraíonn feadáin éagsúla i bundle strus míchothrom; tá cuid acu imithe i léig, tá cuid acu imithe i léig | Briseadh roimh am |
D'aimsigh foireann ó Ollscoil Tsinghua go bhféadfadh an straitéis "scíthe comhuaineach" - a ghearradh ar dtús chun strus iarmharach a scaoileadh, ansin síneadh - an neart cuachta a mhéadú go dtí os cionn 80 GPa. Is dul chun cinn mór é seo cheana féin, ach tá bearna fós ann ó theorainn theoiriciúil na nanafeadáin charbóin (thart ar 200 GPa), agus achar níos mó fós ó iarratais deiridh ar nós "cábla ardaitheoir spáis."
3. Cad a Dhéanann Nanatópaí Carbóin "Láidir"? Cad iad na Airíonna Eile A Bhfuil Siad Taobh Le Neart?
Conclúid:Ní hamháin go bhfuil nanafeadáin charbóin "láidir," ach freisin "diana," "solas," agus "crua" - comhcheanglaíonn siad ard-neart, ard-dianacht, meáchan éadrom, agus cruas ard. Tá a n-airíonna meicniúla cuimsitheacha gan sárú i measc na n-ábhar aitheanta go léir.
Síleann go leor daoine nach bhfuil ach nanaifeadáin charbóin “ard i neart”, ach is é a “chumas iomlán” an ghné is iontaí.
1. Ard-deacracht: Láidir ach ní brittle
Murab ionann agus diamaint, tá nanafeadáin charbóin crua ach freisin solúbtha. Agus nanafeadán carbóin á lúbadh nó brú aiseach á chur air, fiú má sháraíonn an fórsa seachtrach teorainn neart Euler, ní bhrisfidh an nanafeadán carbóin. Ina áit sin, déantar lúbadh mór uillinne air. Nuair a scaoiltear an fórsa seachtrach, filleann an nanafeadán carbóin ar a cruth bunaidh. Is féidir leis an fadú uasta teoiriciúil a bhaint amach 20%.
2. Cruas Ard: Inchomparáide le Diamond
Tá cruas na nanafeadán carbóin inchomparáide le cruas diamant. Ciallaíonn sé seo gur féidir leo friotaíocht caitheamh thar a bheith ard a thaispeáint i dtrialacha scratch agus ag an am céanna in ainneoin dífhoirmithe teanntachta - meascán de "chrua agus diana" atá fíor-annamh.
3. Dlús -Ultra-éadrom: 1/6 é sin as cruach
Níl dlús na nanafeadán carbóin ach 1.3-2.0 g/cm³, atá níos éadroime fós ná alúmanam. Tugann sé seo “neart sonrach” an-ard - dóibh maidir leis an acmhainn ualachiompartha in aghaidh an aonaid meáchain.
| Toise Feidhmíochta | Feidhmíocht Nanafeadáin Carbóin | Ábhar Comparáide |
|---|---|---|
| Neart | 50-200 GPa | 100 uair níos mó ná cruach |
| Toughness | Is féidir é a shíneadh agus a lúbadh | Diamond: shatters le casúr |
| Cruas | Inchomparáide le Diamond | Cruas Diamond Mohs 10 |
| Dlús | 1.3-2.0 g / cm³ | 1/6 as cruach |
| Cóimheas Gné | Níos mó ná 1000:1 | Íosmhéid 20:1 do shnáithíní innealtóireachta |
4. Ó Fhicsean Eolaíochta go Réaltacht: Cé A Thiomáineann an "Réabhlóid Neart" seo?
Conclúid:Tá eolaithe agus cuideachtaí na Síne ag obair le chéile - tá ollscoileanna ar nós Tsinghua ag briseadh trí nanafeadáin charbóin "super-fada" agus "super-láidre" a ullmhú, agus tá cuideachtaí cosúil le Shandong Tanfeng New Material ag cur a bhfeidhm tráchtála chun cinn.
Ar an gcosán ón tsaotharlann go dtí an tionsclaíocht le haghaidh nanafeadáin charbóin, tá foirne na Síne ar thús cadhnaíochta an domhain.
Teorainn Taighde Eolaíoch: Dul Chun Cinn in Ollscoil Tsinghua
In 2018, d’fhoilsigh siad páipéar iNanaitheicneolaíocht an Dúlraag tuairisciú cuachta nanaifeadáin charbóin le neart teanntachta níos mó ná 80 GPa.
In 2020, d’fhoilsigh siad páipéar iEolaíochtag léiriú go turgnamhach go bhféadfaí nanafeadáin charbóin a shíneadh go leanúnach na céadta milliún uair gan scoilteadh.
Tá bunús láidir ábhartha leagtha síos ag na héachtaí seo chun nanaifeadáin charbóin a chur i bhfeidhm san innealtóireacht.
Feidhm Tionscail: Leagan Amach Ábhar Nua Shandong Tanfeng
Chun “sár-neart” na nanaifeadáin charbóin a iompú ina dtáirgí réadacha ní mór do chuideachtaí máistreacht a fháil ar an teicneolaíocht táirgthe ar scála mór de nanaifeadáin charbóin ar ardchaighdeán. Tá Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd ar cheann de na cleachtóirí sa réimse seo.
I measc príomhtháirgí Tanfeng New Material tá nanafeadáin charbóin singil-ballaí, nanafeadáin charbóin il-bhalla,-ábhair anóid charbóin sileacain, agus taoisí seoltacha. Is iad a croí-inniúlachtaí:
| Buntáiste Ábhar Nua Tanfeng | Ábhar Sonrach |
|---|---|
| Próiseas Ullmhúcháin | Masters chemical vapor deposition (CVD); purity can reach >99.5% |
| Maitrís Táirge | Clúdach iomlán feadáin singil-ballaí, ballaí dúbailte agus il-bhallaí |
| Spriocmhargaí | Seacht mór-threoir lena n-áirítear aeraspáis, idirthuras iarnróid, cumhacht gaoithe, agus feithiclí nua fuinnimh |
| Modh Iarratais | Mar oibreán athneartaithe d'ábhair chomhchodacha, ag soláthar réitigh éadroma ar ard-neart |
I réimse an aeraspáis, is féidir nanafeadáin charbóin a úsáid chun comhpháirteanna struchtúracha fuselage éadroma a mhonarú.
In idirthuras iarnróid, is féidir iad a úsáid chun meáchan coirp feithicle a laghdú agus neart sábháilteachta á chothabháil.
I gcumhacht gaoithe, is féidir iad a úsáid chun friotaíocht tuirse a fheabhsú ar lanna ollmhóra - is iad seo go léir feidhm na maoine "100 uair níos láidre ná cruach" de nanaifeadáin charbóin.
Achoimre: Is Fíric agus Treo araon é "Neart" na Nanaipí Carbóin
Tá nanaifeadáin charbóin go deimhin "100 uair níos láidre ná cruach" - is comhdhearcadh é seo i réimse na heolaíochta ábhar, le tacaíocht ó shonraí teoiriciúla agus turgnamhacha soladacha. Ar na príomhfhíricí a thacaíonn leis an gconclúid seo tá:
| Leibhéal | Príomhphointí |
|---|---|
| Teoiriciúil | Is féidir le neart teanntachta suas le 200 GPa a bheith ag nanafeadán carbóin foirfe, níos mó ná 100 uair níos mó ná cruach, le dlús ach 1/6 níos airde ná cruach |
| Turgnamhach | D'ullmhaigh foireann Ollscoil Tsinghua babhtaí nanafeadáin carbóin macrascópacha le neart teanntachta níos mó ná 80 GPa |
| Dtionsclaíochta | Tá cuideachtaí ar nós Shandong Tanfeng New Material ag cur nanafeadáin charbóin ard-íonachta chun cinn i margaí ardfheidhmíochta amhail aeraspáis agus feithiclí nua fuinnimh |
Mar sin féin, tá an "neart" seo léirithe go príomha ag an leibhéal nanafeadáin aonair. Dúshlán teicniúil domhanda fós é scálú macrascópach. Nuair a bhíonn ábhair mhacrascópacha á n-ullmhú ó nanafeadáin charbóin a bhfuil airíonna meicniúla den scoth acu, is minic a bhíonn an neart teanntachta i bhfad níos ísle ná sin nanafeadáin charbóin aonair. Is é réiteach fadhbanna ar nós "sleamhnú idir-feadán," "lochtanna struchtúracha," agus "strus iarmharach" go beacht an treo a bhfuil eolaithe agus cuideachtaí ag obair i gcomhpháirt lena chéile.
Ón "lann nana-eitilte" i "The Three -Fadhb Coirp," go dtí an "ardaitheoir spáis" atá beartaithe ag eolaithe, go dtí an t-éadromú aeraspáis atá ag tarlú inniu - tá nanafeadáin charbóin ag bogadh céim ar chéim ón bpointe sonraí iontach "100 uair níos láidre ná cruach" i dtreo réaltacht innealtóireachta "100 uair i ndáiríre níos láidre ná cruach."