南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授和物理學(xué)院田建國(guó)教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)3年的研究，獲得了一種特殊的石墨烯材料，這種材料可在包括太陽(yáng)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，“光動(dòng)”飛行或?qū)⒊蔀榭赡堋?/p>
在以往的大量研究中，科學(xué)家試圖利用“光壓”獲得動(dòng)力�！肮鈮骸笔巧湓谖矬w上的光所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。然而，來(lái)自光壓的驅(qū)動(dòng)力微乎其微，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足航空和航天的負(fù)載要求。陳永勝教授等專(zhuān)家研制出的這種石墨烯材料，可以在包括太陽(yáng)光在內(nèi)的各種光源照射下有效驅(qū)動(dòng)飛行。
記者在位于南開(kāi)大學(xué)的功能高分子材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室看到，研究人員將一個(gè)重為4毫克的形似“海綿”的圓餅狀三維石墨烯材料放置到真空管中。在不同光源的“推動(dòng)”下，“海綿”瞬間發(fā)生了水平或豎直方向的位移，最大移動(dòng)距離可達(dá)40厘米。
陳永勝說(shuō)，這一性質(zhì)是由于石墨烯本身的電子性質(zhì)以及這一材料特殊的宏觀(guān)形貌結(jié)構(gòu)綜合形成的。宏觀(guān)上這一材料可以看做是由無(wú)數(shù)個(gè)相互電子獨(dú)立的石墨烯片構(gòu)成通過(guò)化學(xué)交聯(lián)構(gòu)成，因此總體來(lái)說(shuō)，無(wú)數(shù)個(gè)石墨烯發(fā)射電子產(chǎn)生的微小動(dòng)力的和就可觀(guān)測(cè)到光驅(qū)動(dòng)性能，這完全不同于傳統(tǒng)的化學(xué)火箭。
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，室外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光同樣可以驅(qū)動(dòng)這種石墨烯材料移動(dòng)，也就是說(shuō)對(duì)驅(qū)動(dòng)光源的并無(wú)特殊要求，因此可以廣泛應(yīng)用。
“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(guān)物體并實(shí)現(xiàn)宏觀(guān)的驅(qū)動(dòng)。”陳永勝教授說(shuō)，通過(guò)定量測(cè)量，這種石墨烯材料在光照條件下產(chǎn)生的力是傳統(tǒng)光壓的千倍以上�！巴ㄟ^(guò)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。”
空間飛行器是人類(lèi)探索宇宙的重要工具，而動(dòng)力源問(wèn)題一直羈絆著人類(lèi)無(wú)法走得更遠(yuǎn)。目前幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學(xué)驅(qū)動(dòng)，即通過(guò)噴射燃燒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)獲得驅(qū)動(dòng)力，光直接驅(qū)動(dòng)飛行是科學(xué)界和航空界多年的夢(mèng)想。
