南開大學(xué)19日透露，該校教授陳永勝、田建國的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)通過3年研究，獲得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)動飛行，其獲得的驅(qū)動力是傳統(tǒng)光壓的千倍以上。該研究成果令“光動”飛行成為可能。

空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具，而動力源問題一直羈絆著人類無法走得更遠(yuǎn)。目前，幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學(xué)驅(qū)動，即通過噴射燃燒的化學(xué)物質(zhì)來獲得驅(qū)動力。光直接驅(qū)動飛行是科學(xué)界和航空界多年的夢想，亦是難題。

陳永勝教授團(tuán)隊(duì)研制出的這種石墨烯材料，在其宏觀材料特殊形貌結(jié)構(gòu)和石墨烯自身特殊電子結(jié)構(gòu)的共同作用下，可以在包括太陽光在內(nèi)的各種光源照射下有效驅(qū)動飛行。

在位于南開大學(xué)的功能高分子材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里，記者看到，研究人員將一個重為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”下，“海綿”瞬間發(fā)生了水平或豎直方向的位移，最大移動距離可達(dá)40厘米。

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。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光源的波長與石墨烯材料產(chǎn)生的驅(qū)動力成反比。即波長越短，材料產(chǎn)生的驅(qū)動力越大。通過室外實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)太陽光同樣可以驅(qū)動這種石墨烯材料移動。

“這是我們了解到的，迄今為止科學(xué)界第一次用光推動一個宏觀物體并實(shí)現(xiàn)宏觀的驅(qū)動?！标愑绖俳淌谡f，通過定量測量，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。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)動帆板，理論上獲得的驅(qū)動力至少能使其達(dá)到0.09米每秒的加速度。

除了觀察到這種光直接驅(qū)動飛行外，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，提出了一種新的驅(qū)動機(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)動力，即這種特殊的驅(qū)動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，陳永勝教授團(tuán)隊(duì)正在對這種機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。因此本材料還可以作為一種方便的電子發(fā)射源。

據(jù)了解，介紹該成果的論文在線發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)刊物《自然-光學(xué)》上。最新一期英國著名科普雜志《新科學(xué)家》為該成果撰評述。