推了個問答給W君,蹭個熱度吧。
去年弄了一點點納米材料,不過和飛刃來比較就有點小巫見大巫的。
先說去年的經曆,讓大家從相對淺顯的角度來了解下納米材料。然後咱們再講講“飛刃”有多牛,再然後聊聊飛刃和水滴誰更厲害。
去年一段時間W君像是着魔一樣在弄納米材料。主要的做法其實就是想在新裝修的房子裡面安裝一個燈具,也就是青空燈。市場上的青空燈的大小都太小了,隻适合安裝在衛生間裡面。
W君自己做了一個超大的,可以放在客廳内部。
青空燈是利用瑞利散射效應把光譜中的藍色光線散射出來的一種面闆。要達到這種散射效果就需要向面闆中添加納米二氧化钛顆粒。
雖然W君是學含能材料的,但是設計一條簡單的反應路線實現某些特定功能還是做的來的。
在裝修現場弄來材料和設備,利用水解法在特定環境下直接生成納米二氧化钛顆粒。然後收集後再經過一偶聯輪活化就可以達到這個在有機溶液中迅速分散的效果:
最終再調配一下分散濃度配比就搞出來了這玩意:
然後就是大面積的面闆制作和調試
最終就是白色的光線可以無障礙的通告這塊面闆,但向面闆裡面望去則出現藍色的天空。
納米二氧化钛顆粒其實就是一個最基本的納米技術。在二氧化钛分子生成的時候就讓它們分離,不團聚。然後再用偶聯劑和特殊溶劑給這些分離的二氧化钛微粒包一層有機物外殼,最終相似相溶可以在有機物中快速分散。
不過這種納米技術可以說是最入門的一種,就連非專業的W君自己也可以在家裡用簡單的設備搞出來。隻不過多實驗幾次就可以了。
納米入門簡單的原因就在于你可以簡單的生成“點”材料也就是微小的顆粒。飛刃複雜就複雜在這是一種定向的“線”材料。
目前構建碳納米線材料的做法就是利用碳原子的四個化學鍵,讓碳原子可以首尾相連,連成一條單分子鍊
這是因為現在已經發現了C2物質,我們繼續将之再接長勢必就可整出一條極長的碳單分子鍊。
《三體》中汪淼說的是利用分子構建法制作,這也就是說搭積木了。不過碳的外層電子有四個自由電子也有四個空位。這就很難去指定分子的生長方向了
最終很可能就形成了一個球體,這是單分子碳最容易形成的模式,例如C60,也叫巴克球。
當然了C60也是很好的材料,但和我們的需求不符合。當然了,現在還有碳納米管
這個是目前人類技術最有可能形成飛刃的技術方向了。但和碳單分子鍊比起來碳納米管就要粗了很多。隻不過在構建分子的時候有更高的容錯率而已。
那麼即便是技術更簡單的碳納米管是什麼樣子的呢?這樣的:
這不就是一塊碳嘛?不是一條線或者一根管子啊,而且還是肉眼可見的啊!!!放到電子顯微鏡下看就是這樣的效果了:
在電子顯微鏡下就可以看到微小的管狀結構和細線條了。為啥宏觀還是一塊碳?現在的碳納米管材料都是由無數條斷裂破碎的碳納米管堆砌起來的。而我們要的是從其中能夠抽出的一條極細接近于無限長度的一條線。
這比W君從溶液中做顆粒是不是難了幾個數量級了?不過,如果你能把這其中的絲完整的抽出,你就有飛刃了。
那麼飛刃為啥厲害?
通常分子和分子之間的力是範德華力
這是一種分子間作用力,相對較小,每摩爾物質的範德華力能量通常小于5千焦。
而單分子納米材料,尤其是純碳結構的納米管或者單分子鍊。碳原子之間的是共價鍵,比分子間的範德華力更強(數十倍),因此可以輕而易舉的切斷物質分子和分子之間的聯系。
以碳納米管來說,強度是鋼的100倍,而直徑隻有幾十納米。切船什麼的可以說是輕而易舉。
再說水滴。水滴是強相作用力物質。
強相作用力,正确的叫法是“強相互作用”,是強子和強子之間的的力,屬于四種基本力(引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用)之一,是 最強的力。如果強相互作用力為基準值1,那麼電磁力是1/20~1/60,弱相互作用則是強相互作用的1/10000000000000,引力是強相互作用的1/1000000000000000000000000000000000000000(别數了,39個0)
納米絲的結實程度是靠共價鍵來實現的,共價鍵的力本質其實就是電磁力。這就又回到了強相互作用力比電磁力大幾十倍的話題了。所以,飛刃難敵水滴。
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