石墨烯来了! 科学家做出一种智能涂料, 一眼看出地震房屋裂损程度|潮科技

作者| 谭菲君

编辑| 傅博

早在12年的时候，华为董事长任正非就在接受媒体采访时声称：“这个时代将来最大的颠覆，是石墨烯时代颠覆硅时代”。

石墨烯

这句话说的一点都没错。近些年来科学家正在加速挖掘石墨烯材料的用途，从太阳能电池到感光元件，从超级电容器到抗癌药物......你都可以看到石墨烯的身影。

现在，科学家又为这个神奇的材料挖掘出了新的用途：

他们开发了一种智能石墨烯涂层，它可以通过颜色变化来显示房屋结构断裂的地方。

石墨烯是什么？

石墨烯结构图

在具体介绍这项技术之前，你可能想问，石墨烯到底是何方神圣？

曼彻斯特大学教授Geim和Novoselov在Natural Material上发表的论文，将石墨烯定义为“一种平面单层紧密打包成一个二维（2D）蜂窝晶格的碳原子。

它是元素碳的同素异形体，虽然和碳具有相同的原子数，但是由于以不同的方式排列，因此具有与之不同的性质。

这么说你可能没什么感受不到石墨烯的神奇，让我们类比一下吧：

它的拉伸强度为130GPa（千兆帕），比钢强100倍以上；

它的柔性强、透明而且导电性高，并且对大多数气体和液体是不渗透的.......

总之，几乎没有什么是石墨烯做不到的。

基于石墨烯各种各样“逆天”的特质，德国莱布尼兹聚合物研究所的研究人员开发了一种智能石墨烯涂层，在房屋结构发生断裂的地方，石墨烯涂层会通过自身颜色的变化来提醒我们。

莱布尼兹研究所复合材料系的科学家Shang-Lin Gao表示：

“世界各地的大量关于石墨烯的研究工作都着重于单层石墨烯，它为很多应用提供了功能广泛的涂层；

然而我们的工作则侧重于不同尺寸和厚度的多层石墨烯纳米片。通过重叠这些石墨烯纳米片，我们首次实现了结构的可变着色。”

这种颜色的变化可以精确到纳米级别的机械变形。

受到鱼鳞反射光的启发，参与该项目的科学家们设计了一种石墨烯涂层，它在可以放大特定波长的光的同时也会削弱其他一些光波。

在他们将石墨烯薄片放置在某些特定角度上，你会发现，有所损坏的区域会反射红光，黄光和绿光，而完好的区域则不会反弹光束。

简单来说，光的颜色可以根据一个区域所受压力的严重程度而改变。因此，你可以想象我们可以利用石墨烯涂层的反射作用，通过不同的颜色代码来显示特定区域损伤的严重程度。

这项技术的应用前景

技术相较而言是抽象的，说了这么多，你可能最关心的是石墨烯涂层的技术到底会如何让我们的生活变得更好。

它最大的应用就是提供给我们对于人眼难以观测的微裂纹的预警，以此更好地保障我们的安全。

涉及运输的大部分技术都包含着复杂的人造结构。

通常情况下，我们很难确定桥梁和飞机的结构是否完好无损，毕竟微小的缺陷就可能会导致巨大的事故，后果不堪想象。

而这种新的石墨烯涂层则可以使得检查人员轻松地通过颜色变化，肉眼观察到桥梁和飞机结构上出现的问题，更好地防患于未然。

这种材料对于新的空间站的建立可能用处更为重要。我们都能想象，将检测设备发送到太空是非常昂贵的，但是借助石墨烯材料，宇航员通过目视就能直接检查出设备出现裂缝的位置，极大地有助于航天航空部门节约资源。

一个和更多人生活息息相关的应用是在我们日常居住的房屋上。

很多房子一住就是好几十年，虽然看上去饱经风霜、坑坑洼洼，但真要我们说出来哪里有问题需要修理，我们到还真的被问住了。

而且，这种涂料或许会对地震多发区域的房屋建设与防护起到重要作用。

有了新的这种石墨烯材料，你就可以轻松地看到房屋结构那里出现了问题，能够更有针对性地修整自己的家，既能够保证安全性，又省下了全面检查的钱。

不过，在我们真正使用石墨烯涂层技术之前，科学家们说他们还需要进行更多的测试来确定涂层材料是否真的能够在现实社会中完美地完成自身的任务。

目前，石墨烯涂层的研制工作还处于早期阶段。Shang-Lin Gao教授指出，为了应对石墨烯涂层的生产量的扩张、参数调控等相关的挑战，研究和投资方面还有很多工作要做。

如果这些技术得到有效的解决，变色石墨烯涂料可能会成为设计师、结构工程师等眼中的无价之宝。