華裔科學家靠近“太空電梯”

臺　文

美國哥倫比亞大學兩名華裔科學家最近研究發現，鉛筆石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，竟然比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高100倍。這種物質不僅可以用來開發制造出紙片般薄的超輕型飛機材料、制造出超堅韌的防彈衣，甚至還為“太空電梯”超韌纜線的制造打開了一扇“阿里巴巴”之門，能讓科學家夢寐以求的23000英里長太空電梯在不久的將來成為現實！

這一驚人的科學發現是由美國哥倫比亞大學的兩名華裔科學家李成古和魏小丁（音譯）一起研究得出的，而李成古研究“石墨烯”強度的主要工具之一，竟是普通的透明膠帶！科學家先將“思高牌”膠帶粘在一塊石墨上，然后再撕下來，接著科學家又將膠帶粘到了一塊面積只有1平方英寸的硅片上，然后再將膠帶從硅片上撕下來，這時數千小片石墨都粘到了硅片上，而硅片上則有數千個肉眼看不見的小孔。

這時，科學家開始采取高科技手段，將硅片放置在電子顯微鏡下進行觀察，科學家花費數天時間，希望能在硅片小孔上發現合適的單原子厚的石墨烯薄片。

科學家發現了一些只有1%頭發絲寬度的石墨烯薄片后，就開始使用原子尺寸的金屬和鉆石探針對它們進行穿刺，從而測試它們的強度。讓科學家震驚的是，石墨烯可能比鉆石還強硬，它的強度比世界上最好的鋼鐵還高100倍！

美國機械工程師杰弗雷?基薩教授用一種形象的方法解釋了石墨烯的強度：“如果將一張和食品保鮮膜一樣薄的石墨烯薄片覆蓋在一只杯子上，然后試圖用一枝鉛筆戳穿它，要戳穿石墨烯薄膜，那么壓在鉛筆上的重量需要像一頭大象或一輛小汽車一樣重！石墨烯的強度可能比你能買到的最好鋼鐵還要高出大約100倍！”

據科學家稱，地球上很容易找到石墨原料，而石墨烯堪稱是人類已知的強度最高的物質，它將擁有眾多令人神往的發展前景。它不僅可以開發制造出紙片般薄的超輕型飛機材料、可以制造出超堅韌的防彈衣，甚至還為“太空電梯”纜線的制造打開了一扇“阿里巴巴”之門。美國研究人員稱，“太空電梯”的最大障礙之一，就是如何制造出一根從地面連向太空衛星、長達23000英里并且足夠強韌的纜線，美國科學家證實，地球上強度最高的物質“石墨烯”完全適合用來制造太空電梯纜線！

人類通過“太空電梯”進入太空，所花的成本將比通過火箭升入太空便宜很多。

不過據科學家稱，盡管石墨在大自然中非常普遍，并且石墨烯是人類已知強度最高的物質，但科學家可能仍然需要花費數年甚至幾十年時間，才能找到一種石墨轉變成大片高質量石墨烯“薄膜”的方法，從而可以用它們來為人類制造各種有用的物質。