石墨烯的新用途

2018-02-19 01:45
厦门科技 2018年4期
关键词:碳原子染发剂跑鞋

石墨烯给予我们的馈赠似乎源源不尽。这种材料由单层碳原子构成,也是石墨的基本结构单元。因具有强度高、导电性好,以及其他一些性能而备受追捧。未来,它或许能在许多领域大展身手,比如用于制作大容量电池,或者更轻、更结实的飞机机翼。

目前,石墨烯正向导电墨水和专业运动装备市场进军。不过,其他一些应用则更偏向家用:一些研究者认为,石墨烯或许会给个人护理、鞋等众多领域带来变革。

纳米染发剂

单层石墨烯之间能彼此吸附,并呈现出像石墨一样的黑色。那么石墨烯能用来染头发吗?为了寻找答案,美国西北大学(Northwestern University)的材料学家黄嘉兴(Jiaxing Huang)及团队把石墨烯和壳聚糖 (一种源自甲壳动物外壳的可食用糖类)在水中混合。之后,研究人员把得到的染发剂涂在棕色的头发样品上,柔性的石墨烯片会贴合头发的弧度包裹住头发;而壳聚糖则会与头发中的角蛋白形成化学键,从而固定石墨烯。这种染发剂经受30次洗涤都不会脱落,该研究已于今年4月发表在《化学》(Chem)杂志上。

从商店买来的永久性染发剂 “会在我们的头发上发生一系列化学反应”,黄嘉兴说。其中的一些化学物质不仅会损伤头发,还会刺激皮肤。黄嘉兴指出,尽管研究人员还没有搞清石墨烯对健康和环境会产生什么影响,不过这种新型染发剂不具有磨蚀性,并且石墨烯片比较大,不会通过毛孔进入人体。此外,由于这种材料具有抗静电的性能,因此还有额外的好处:防止头发起静电。

电子标签

激光能把织物或者食品烧焦。不过如果小心控制,研究人员也可以用激光重新排列天然材料中的碳原子,从而形成石墨烯。

今年2月美国化学学会旗下的 《ACS纳米》(ACS Nano)杂志在线发表了一项研究,介绍科学家在衣服、纸张以及面包上“烧”出了石墨烯。这项技术或许能用于蚀刻电路,这种可被生物降解的电路可用作射频识别标签,从而追踪衣物或者纸币。还可以制作可食用传感器,指示水果是否成熟或受到污染。

该研究的通讯作者、美国莱斯大学(Rice U-niversity)的化学家詹姆斯·图尔(James Tour)说,激光的强光和热量能使碳原子重新排列,并让它们彼此之间形成化学键。技术的关键是反应要分步进行。首先用激光打散材料原本的排列方式,形成无定形碳。随后,再使用激光把碳原子按石墨烯独特的蜂窝六边形方式排列。

石墨烯鞋

抓地力超强的石墨烯鞋或许今年就会面世。英国运动服饰公司Inov-8计划销售胶底掺有石墨烯的跑鞋,这样的跑鞋更结实也更柔韧。

意大利制鞋公司Fadel则往前又迈进了一步。该公司与意大利技术研究院 (Italian Institute of Technology)的研究人员合作,把石墨烯加入到Freshoes凉鞋的内外鞋底。据说这种材料可以抑菌排热,从而保证脚部清凉。

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