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简单来说,石墨烯是世界上最纤薄、最强韧和最坚硬的物质,导热速度比目前已知的所有材料都快,也比其他物质更能载电,导电更快、电阻更小。此外,石墨烯还允许克莱因隧穿效应。克莱因穿隧效应是一种奇异量子效应,物质内的电子可以自由通过(隧穿)势垒,仿佛障碍完全不存在。这表示石墨烯很有潜力成为迷你发电厂,取代硅芯片成为所有数字运算和通信的核心。
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石墨烯的分子结构
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石墨烯纤薄、透明、强韧又易导电,因此也可能成为未来触控界面的首选材料,不仅能用在我们已经习以为常的触控屏幕上,甚至连在物品和建筑上也能应用。不过,石墨烯最出名也最古怪的一点,就是它是二维材料。它当然有厚度,只不过就只能这么厚,薄一点或厚一点就不是石墨烯了。海姆的团队展示了这一点。加上一层碳原子到石墨烯上,它就会变回石墨;取走一层碳原子就什么也不剩。
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我的美术老师巴灵顿先生说,石墨是比钻石还要高等的碳,虽然他说话的当时并不知道我们在这里讨论的内容,但他几乎全说对了。他还强调石墨的原子特性很重要,这一点也说对了。石墨烯是构成石墨的基本单位,厚度只有一个原子。你用铅笔写字,有时在纸上留下的就是它。石墨烯可以单纯地用来表达艺术,不过它的功用远大于此。石墨烯和卷成管状的纳米碳管将成为人类未来世界的重要推手,从微观到宏观,从电子到汽车、飞机和火箭,甚至(谁晓得?)太空电梯,统统都将与这两种材料有关。
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没有石墨就没有石墨烯。所以这表示石墨终于超越钻石,这匹黑马终于在缠斗数千年后甩开钻石脱颖而出了吗?尽管现在还言之过早,不过我是有点存疑。因为虽然石墨烯终将开创工程科技的新时代,科学家和工程师也已经对它爱不释手,但不表示它就至高无上了。钻石或许不再是最坚硬和强韧的物质,我们也知道它并非永恒,但大多数人依然不这么想。钻石依然是坚贞爱情的见证。钻石和真爱的联结或许源自高明的营销手腕,但对我们已经成为真实。
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石墨烯也许比钻石更有用处,但它不会熠熠生辉,它薄得几乎看不见,而且只有二维平面,这些都不是世人眼中真爱的特质。因此,我认为除非哪天营销公司看上石墨烯,否则立方晶体结构的碳依然会是女人最好的朋友。
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迷人的材料:10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 9 精致的瓷器 PORCELAIN
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1962年1月,米奥多尼克家族正忙着张罗庆祝我父亲彼得•米奥多尼克和未婚妻凯丝琳的大喜之日。婚礼已经计划就绪,邀请函也已寄出,犹太男子和天主教女子联姻的宗教指导也在进行,所有人神经紧绷,嬉皮士倡导的自由之爱或许还没开始,但要给年轻新人的礼物已经订好了,其中一件就是骨瓷茶具组。
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茶具组装在木盒里,从哈洛德百货公司邮寄到我父母家中。他们把茶杯和碟子从木屑里取出,清洗后放在厨房滴水板上晾干。这时,茶杯和碟子总算有空瞧瞧新家了。伦敦市郊的住宅区,厨房很空但很宽敞。忽然一只茶杯从水槽边摔到了塑料地板上,结果竟然没有砸碎。这对新人觉得不可思议,开心地相视而笑。他们觉得这是好预兆,结果也是。这组茶杯在婚姻路上一直伴随着我的爸妈。50年后的现在,我在左页照片里放的就是硕果仅存的最后一只杯子。
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起初,这些骨瓷茶杯必须跟我母亲从爱尔兰带来的木杯一起挤在橱柜里。我想它们一定吓坏了。当然,木杯很有乡村风,它的色泽美丽天然,自然淳朴的感觉对于向往田园生活的人也很有吸引力,但拿来喝东西实在不合适。不仅木头味很重,表面的细孔还很容易吸收气味,让之后的饮料喝起来味道不对。
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除了木杯,我家还有金属做的杯子,显然是露营用具,是因为新婚夫妻餐具不够才拿来充数的。不过,金属杯比起木杯也好不到哪里去。我们用金属刀叉,觉得用起来比其他材质适合,是因为金属硬而强韧,制作出来的刀叉既轻巧又不会弯曲或折断。更重要的是,金属外表光滑明亮,很容易判断干不干净,毕竟这些餐具之前曾经放进别人嘴里。不过金属导热太快,无法用来喝热饮,而且声音又大又吵,有损红茶的优雅形象。
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迷人的材料:10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 真正的永续环保材料
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哥哥和我出生之后,塑料杯开始进驻我家。跟大多数孩童用品一样,这些杯子色彩鲜艳、坚固耐用,非常适合盛装小孩爱喝的饮料。这些饮料的甜度和果味通常都比茶高出许多。塑料质地较软,放在嘴里感觉温暖、舒服又安全,且外观活泼讨喜,跟童年的感觉很像。要是塑料果汁杯放久了能变成骨瓷茶杯,年岁越久越坚强、有个性,那就好了。可惜塑料杯老化得太快,禁不起太阳紫外线的折腾,每次带出去野餐就会折损几年寿命,不断降解,最后变得泛黄易碎,终至四分五裂。
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陶瓷就不同了。它完全不怕紫外线降解和化学攻击,而且比其他材质更耐磨耐刮。油料、油脂和大多数污渍都沾不上它。单宁以及少数分子确实会附着在陶瓷上,但用酸性溶液或漂白水很容易就能去除。这些因素都使得瓷器能长年保持原貌。事实上,我桌上那个茶杯要不是从杯缘到把手有一条小裂缝,而且也被单宁弄脏了,看起来和五十年前没有两样。能做到这一点的东西不多。纸杯似乎很环保,是永续材料,因为纸能回收。但为了防水,纸杯必须上蜡,所以根本不能回收再利用。真正的永续材料非陶瓷莫属。
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撇开实用性不谈,除了陶瓷之外,使用其他材质的容器喝茶都近乎亵渎,无论纸杯、塑料杯或金属杯皆然。喝茶不只是吞饮液体,更是一种社会仪式,一种理念宣扬,而瓷杯是其中不可或缺的成分,因此也是有教养的家庭的必备物品。
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陶瓷的崇高地位由来已久,比纸、塑料、玻璃和金属都要久远。故事起自人类把河床的黏土放入火中,发现黏土不只会变干,还会产生质变,从原来的湿湿软软变成坚硬的新物质,性质几乎跟石头一样。不仅坚硬、强韧,而且能塑形做成贮藏谷物和取水的容器。没有这些容器,农业和屯垦就不会出现,现有的人类文明也不可能发端。这些素朴的容器在一万年后得到了“陶器”的称号。
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