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       1．制取單層石墨分子，開(kāi)發(fā)其應(yīng)用

       單層石墨分子（又稱(chēng)石墨烯，graphene）是一種由一層碳原子組成的二維納米碳材料，厚度為0．35nm。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外化學(xué)家已從事這方面的研究工作，使用傳統(tǒng)的氧化法解理石墨片，還原離心分離得到單層石墨氧化物，可以批量制備單層石墨。目前發(fā)現(xiàn)單層石墨的導(dǎo)電能力和載流密度都極為優(yōu)良；它的復(fù)合材料具有優(yōu)良的機(jī)械性能；利用聚噻吩作為電子給體，單層石墨為受體形成的體相異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏電池，達(dá)到了1．4％的光電轉(zhuǎn)化效率。根據(jù)這些性質(zhì)，單層石墨被認(rèn)為有廣泛的應(yīng)用前景，有望在微電子、機(jī)械和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域研制出新的性能優(yōu)異的新材料。

       2010年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖羅夫，以表彰他們開(kāi)發(fā)利用單層石墨所作的貢獻(xiàn)?；瘜W(xué)家應(yīng)趁此時(shí)機(jī)深入研究，獲得真正實(shí)用的成果。

       2．制纜繩造天梯

       人造地球衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)行，觀察太空中的奧秘、傳遞人間的電信，了解地球的動(dòng)態(tài)。這是20世紀(jì)后半葉以來(lái)人類(lèi)征服自然的重大進(jìn)展。衛(wèi)星中的宇航員坐在艙中，用火箭發(fā)射上太空，人在艙中生活，需要水、食物和空氣，在空中停留的時(shí)間不能太長(zhǎng)，還要設(shè)計(jì)種種設(shè)施和條件讓他安全返回，有人考慮造一條太空梯，通過(guò)它和衛(wèi)星聯(lián)系，輸送人員和物資。

       一根長(zhǎng)達(dá)數(shù)百公里的天梯，一端拴在海洋平臺(tái)上，另一端連接在和地球同步運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星上。衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心カ，得到一個(gè)向外空的張力，抵消地球?qū)πl(wèi)星和天梯的引力，架起天梯。

       實(shí)現(xiàn)架設(shè)天梯的關(guān)健技術(shù)和材料是制造出堅(jiān)韌的纜繩，由纜繩編制成天梯。目前最佳的制作纜繩的材料是碳納米管，它和鋼繩相比，強(qiáng)度比相同粗細(xì)的鋼繩大100倍，密度只有鋼繩的1／6?？估瓘?qiáng)度超過(guò)對(duì)自身重量的拉力，具有制作天梯的性能。

       單層碳鈉米管可看做由層形石墨分子卷曲而成，如圖8．1．2所示。圖中示出的管的直徑和球碳C60相似，約為1．0nm。若將它緊密地集束在一起，形成頭發(fā)粗細(xì)的纖維（頭發(fā)直徑按0．1mm計(jì)）需要大約90億根納米管。再用這種纖維做成纜繩。

       氮化硼（BN）和碳（CC）是等電子體，已知氮化硼可制得具有平面石墨型結(jié)構(gòu)，如圖8．1．3所示。未來(lái)化學(xué)也將研制出氮化硼納米管，并使管間部分地形成B－N共價(jià)鍵，增強(qiáng)集束纖維所承受的拉力。

       納米碳管纖維和氮化硼纖維等具有超高強(qiáng)度抗拉力和韌性的材料，用它進(jìn)一步制成復(fù)合材料也適用于制造飛機(jī)、航天器和高速火車(chē)、汽車(chē)等交通工具。

       3．增雨劑和消雷劑

       2008年8月8日晚，奧運(yùn)會(huì)在北京開(kāi)幕，估計(jì)全世界有十多億人觀看開(kāi)幕盛典。根據(jù)天氣預(yù)測(cè)當(dāng)晚奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式所在的場(chǎng)館及放焰火的區(qū)域下雨的可能性很大。下雨將嚴(yán)重影響開(kāi)幕盛典的表演和觀賞效果。怎樣調(diào)動(dòng)雨水的下雨地點(diǎn)，使它不下在北京市區(qū)？氣象臺(tái)根據(jù)雨云是從西方飄移向市區(qū)的情況，在北京市西邊布置了高射炮陣地，于當(dāng)晚向天空云層發(fā)射增雨炮彈，使雨水下在西邊地區(qū)，北京市區(qū)沒(méi)有下雨。開(kāi)幕式的焰火及鳥(niǎo)巢中的慶典儀式?jīng)]有受到影響，氣象工作人員作出了重大貢獻(xiàn)。其實(shí)，調(diào)動(dòng)下雨地點(diǎn)的尚方寶劍——增雨炮彈的增雨劑是化學(xué)家配制的，功勞也有化學(xué)家一份。

       增雨劑是由碘化銀和尿素等類(lèi)吸水性很強(qiáng)的化合物微粒組成，當(dāng)炸彈在云層內(nèi)炸開(kāi)，微粒撤向云層，將云層中的小水滴和水分子吸在一起，聚集長(zhǎng)大，成為雨滴降落大地。

       利用增雨劑調(diào)動(dòng)雨水下雨地點(diǎn)既可防雨也可抗早，減輕自然災(zāi)害。為此氣象學(xué)家要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天氣情況，選擇撤布增雨劑的地點(diǎn)，另外增雨劑的散布方式最好采用小型無(wú)人駕駛飛行器，飛入云層直接噴撒，而要求化學(xué)家配制出吸水性強(qiáng)、安全無(wú)害、資源豐富、成本低廉、顆粒細(xì)小均勻的增雨劑。

       同樣，消除雷電是擺在物理學(xué)家和化學(xué)家面前，具有重大理論意義和現(xiàn)實(shí)意義的研究課題。探究大氣中相距不遠(yuǎn)的云團(tuán)為什么會(huì)帶有數(shù)量巨大、性質(zhì)不同的電荷，了解云團(tuán)中水滴在飄移過(guò)程中所發(fā)生的變化和性能，配制高效的消雷劑等都是未來(lái)化學(xué)要研究的內(nèi)容。