科學(xué)家研制出新材料讓光動(dòng)飛行成為可能

經(jīng)過3年的研究，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授陳永勝和物理學(xué)院教授田建國的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)，獲得了一種特殊的石墨烯材料。該材料可在包括太陽光在內(nèi)的各種光源照射下驅(qū)動(dòng)飛行，其獲得的驅(qū)動(dòng)力是傳統(tǒng)光壓的1000倍以上。該研究成果令“光動(dòng)”飛行成為可能。　

“光直接驅(qū)動(dòng)飛行”是各國科學(xué)家爭(zhēng)相研究的難題。在以往的大量研究中，科學(xué)家試圖利用“光壓”提供動(dòng)力�！肮鈮骸奔瓷湓谖矬w上的光所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。光子同時(shí)具有質(zhì)量與速度，具有動(dòng)量的大量光子照射在物體上產(chǎn)生的光壓會(huì)使物體移動(dòng)，然而，來自光壓的驅(qū)動(dòng)力微乎其微，遠(yuǎn)不能滿足航空和航天的負(fù)載要求�！�

陳永勝等專家研制出的這種石墨烯材料，可以在包括太陽光在內(nèi)的各種光源照射下有效驅(qū)動(dòng)飛行。研究人員介紹，實(shí)驗(yàn)所用光源都較弱，如普通激光、氙燈等。也就是說，這種材料對(duì)驅(qū)動(dòng)光源并無特殊要求，因此可以廣泛應(yīng)用�！�

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光源的波長(zhǎng)與石墨烯材料產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力成反比，即波長(zhǎng)越短，材料產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力越大。“這是我們了解到的，迄今為止科學(xué)界第一次用光推動(dòng)一個(gè)宏觀物體并實(shí)現(xiàn)宏觀的驅(qū)動(dòng)。”陳永勝說，“通過計(jì)算，500公斤的負(fù)載，如果利用基于這種石墨烯材料制備的驅(qū)動(dòng)帆板，理論上獲得的驅(qū)動(dòng)力至少能使其達(dá)到0.09米每秒的加速度�！薄�

除了觀察到這種光直接驅(qū)動(dòng)飛行外，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，提出了一種新的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，即這種材料在光作用下，通過發(fā)射大量的電子獲得了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力。這種特殊的驅(qū)動(dòng)是通過電子噴射獲得的，完全不同于傳統(tǒng)的化學(xué)火箭。目前，陳永勝團(tuán)隊(duì)正在對(duì)這種機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證�！�

最新一期英國著名科普雜志《NewScientists》（《新科學(xué)家》）為該成果專門撰寫的評(píng)述文章指出，該成果“為石墨烯這種優(yōu)良材料增添了一種驚人的性能”，“石墨烯海綿可以替代太陽能帆板，用以制造光動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的航天器”。