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皇帝 | 2019-1-31 08:08:46

1922 年,3M 公司的工程師 Richard Gurley Drew 見到汽車維修廠的工人要噴漆時,都得用漿糊將報紙黏在車體上,施作與善後都很麻煩,為了幫他們解決這困擾,於是發明了紙膠帶。但噴漆工人試用後效果不佳,還嘲諷道:「把這膠帶拿回去給你那些吝嗇的老闆(Scotch bosses,當時用蘇格蘭人暗指小氣),叫他們多放點黏膠上去。」Drew 花了兩年時間才研發成功,並改用玻璃紙。1925 年的今天,3M 公司推出全世界第一捲透明膠帶,名字就叫 Scotch tape。

說到這裡,可能有讀者已經不耐煩了:好啦,我知道現代生活少不了膠帶,要不然我網購的東西怎麼包裝寄來。不過這有重要到放入科學史嗎?

看倌稍安勿躁,這膠帶看似平凡無奇,卻在問世近八十年後出現出人意表的科學應用。話說石墨烯這東西是由碳原子組成的六角形蜂巢狀的平面薄膜,只有一個原子的厚度,因此幾乎是完全透明的。它是世上最薄卻也是最堅硬的奈米材料,也是目前導電性最佳的材料,具有無窮的應用潛力。然而這夢幻材料一直被認為只是假設性的結構,無法單獨穩定存在。沒想到,英國曼徹斯特大學物理學家海姆(Andre Geim)和諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)在 2004 年竟然真的成功地從石墨中分離出石墨烯。

如何做到的?就是膠帶而已。他們用膠帶粘住石墨薄片的兩側,撕開膠帶,石墨就一分為二。不斷重複這一過程,石墨薄片就越來越薄,最後就可以得到石墨烯。海姆和諾沃肖洛夫因此獲得 2010 年諾貝爾物理獎。

除了石墨烯,美國物理教授帕特曼(Seth J. Putterman)在 2008 年也證明了撕開 3M 透明膠帶時,會釋出 X 光脈衝,足以透視手指指骨。不過別擔心,只有在真空中撕開膠帶才會產生 X 光,你還是可以安心的使用膠帶。

所以,誰想得到呢?已有八十年歷史的普通膠帶還能變出新把戲!所以留意一下周遭的生活用品,也許就在把玩之中,你也會有新發現!

資料引用於:http://history.pansci.asia/

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732
皇帝 | 2019-1-31 08:11:28

本篇最後由 732 於 2019-1-31 08:12 編輯

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2混成軌域組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。

石墨烯從前被認為是假設性的結構,無法單獨穩定存在,直至2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯,而證實它可以單獨存在,兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」為由,共同獲得2010年諾貝爾物理學獎

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732
皇帝 | 2019-1-31 08:14:03

石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的奈米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。

導熱系數高達5300 W/m·K,高於奈米碳管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s,又比奈米碳管或矽晶體高,而電阻率只約10^-6 Ω·cm,比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。

電子顯微鏡下石墨烯薄片.JPG (128.87 KB, 下載次數: 0)

電子顯微鏡下石墨烯薄片.JPG

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732
皇帝 | 2019-1-31 08:18:46

石墨烯的問世引起了全世界的研究熱潮。它是已知材料中最薄的一種,質料非常牢固堅硬,在室溫狀況,傳遞電子的速度比已知導體都快。石墨烯的原子尺寸結構非常特殊,必須用量子場論才能描繪。

在2009年,石墨烯是人類已知測量過的強度最高的物質。它的強度比鋼鐵還要高200倍,優異的導熱性能使得石墨烯有望作為未來超大規模奈米積體電路的散熱材料。

石墨烯由碳原子形成的原子尺寸蜂巢晶格結構.jpg (274.66 KB, 下載次數: 0)

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gebygeby1
王室 | 2019-1-31 11:06:32

石磨稀未來的應用材料很廣
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732
皇帝 | 2019-1-31 11:51:58

gebygeby1 發表於 2019-1-31 11:06
石磨稀未來的應用材料很廣


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732
皇帝 | 2019-1-31 11:56:43

去Google石墨烯(Graphene)這個關鍵字,會出現四千多萬個連結,從這就可以知道學術界對石墨烯的研究熱潮,以及業界對他的重視。

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費波南西
威爾斯親王 | 2019-1-31 12:36:54

說個題外話
在念書時
有一堂企業管理課程
在講3M的發展歷程
那時才知道3M的名稱來自
明尼蘇達礦業製造股份有限公司的簡寫
所以現在的3M早已跳脫其本業了
創新的研發才是強項
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hamidh
大公爵 | 2019-1-31 15:58:13

「把這膠帶拿回去給你那些吝嗇的老闆(Scotch bosses,當時用蘇格蘭人暗指小氣),叫他們多放點黏膠上去。」, 夥計可能是英格蘭人 ....

石墨烯真的是明星產物
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732
皇帝 | 2019-1-31 20:18:53

hamidh 發表於 2019-1-31 15:58
「把這膠帶拿回去給你那些吝嗇的老闆(Scotch bosses,當時用蘇格蘭人暗指小氣),叫他們多放點黏膠上去。 ...

現在的3C產品都可以做的又小速度又快,都是拜這些奈米材料的發現與奈米科技的發展而賜。
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jkfmen
威爾斯親王 | 2019-2-3 18:12:41

超導的夢幻特性離實用遙不可及
但石墨烯的出現~其實用性令人期待阿
感謝好友分享
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732
皇帝 | 2019-2-3 19:06:32

jkfmen 發表於 2019-2-3 18:12
超導的夢幻特性離實用遙不可及
但石墨烯的出現~其實用性令人期待阿
感謝好友分享 ...

其實我們一直在使用超導的夢幻特性,所有需要強磁場的設備都是用超導線圈。

在學術上的應用就不用提了,醫療上的核磁共振影像,都是超導體的應用。

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