像納米技術、石墨烯等,這種黑科技,為什麼我們感受不到

2020-01-11   高廣銀

大眾對於新材料都是陌生的,感覺離我們很遠,比如石墨烯,雖然新聞一直報道,但是在生活當中我們是見不到的。其實新材料是很容易被我們忽視的東西,新材料在各個行業里都有應用,只是說新材料凸顯在它所生產出來的產品上。



量子點

比如說量子點,量子點是把激子在三個空間上把它束縛住的一種納米級別的結構中,也有很多人把它俗稱為人造原子,或者超原子等。但是量子點只有在具體領域應用上,我們才能感受到,比如在量子點在顯示領域的應用,通常稱為QLED技術。三星現在就利用QLED技術在高清大屏上應用,中國的TCL也由類似的應用,量子點技術的顯示器顏色更加清晰,而且還原度也更高。

量子點非常小,只有2~10納米,即使是同樣材料造出來的,量子點大小也是不一樣的,所以當光打到這些量子點的時候,就會發出不同顏色的光。利用這種技術,顏色的還原度非常高,這也是很多顯示技術公司應用這項技術的原因。



納米技術


納米技術現在很多國家都非常重視,為此美國還提出了一個NBIC計劃,即納米技術(N),生物技術(B),是信息技術(I),認知科學(C),你看美國把納米技術放在了首位,所以納米技術是材料技術當中一個很重要的領域。

近些年,好像科學技術領域進入了一個相對停滯期,特別是理論科學領域沒有再出現類似於相對論、量子力學等宏觀理論,但是在微觀科學上,取得了非常大的成就。

為什麼一項新的技術對人類科技創新非常重要呢?比如以前在宏觀尺寸上的發現的所有規則,但是如果放到量子領域,完全不一樣了,而且不能用宏觀理論去解釋,所以才誕生了一系列的量子物理學的新理論。



納米技術就是這樣的一個領域,我們突然發現在宏觀,微觀層面之外,還有納米世界,在這個世界裡,以前宏觀,微觀的規則都不適用,既不遵循牛頓力學,也不遵循相對論,它有自身的一套規則,在這套規則之下,又會誕生新的科研成果。

納米科技的突破,將來不亞於量子領域的成果,在量子領域我們產生了原子彈,今天納米技術將產生哪些科技成果,我們不得而知,但是已經有很多科學家在做嘗試,比如電子皮膚,它所使用的就是納米級的物體,當壓力作用在這個物體的時候,就會產生電流等一些特徵,這些可被測量的數據,就能夠被利用。



還有具有科幻色彩的隱身衣,其實它也是利用納米技術,它背後技術是一種超導材料。當光沿著這種材料傳遞的時候,會繞過材料繼續發射,這樣在人的視覺系統中,所繞過的材料就不被我們所看見了,從而達到隱身的效果。到今天為止,這種超導材料已經應用到軍事技術上,比如規避雷達,電磁波等,從而能夠實現戰鬥機的隱身。

但是隱身衣相對於戰鬥機,其波長要小很多,要製作出可以讓光波都能夠繞過物體的隱身衣,現在所有的製備能力都是達不到的,所以它需要納米級別的製造能力。



現在很多黑科技之所以沒有面世,不僅僅是需要在理論上成立,還需要在製造工藝上能夠實現,但是這只是一個過程,比如超導材料在戰鬥機上的應用。

現在對納米光學應用最廣的就是我們的手機相機技術了,現在很多相機已經做出了上億的像素,這些都是納米光學的突破。同時在如果做出納米級別的變焦鏡頭,我們就不需要專業相機鏡頭了,手機就能夠實現長焦相機的變焦。



新材料為什麼感受不到

之所以我們在新材料領域看不到新的成果,還因為新料所適用的領域比較小,比如被我們熱炒的石墨烯技術,其實目前主要在鋰電池方面應用,所使用的量非常少,並不會給整個石墨烯產業帶來巨大的變化。

新材料是需要應用驅動的,有很多材料性能很好,但是找不到應用的場景會沉寂很多年。比如碳纖維材料,這項技術從發現到應用,經過了幾十年,近些年才在汽車、飛機上應用,提高汽車、飛機機身材料強度,韌度的同時,還減輕了機身的重量。而且近些年在建築上也有應用,比如蘋果環形園區,像飛碟一樣的建築,是目前最大的一個碳纖維的單體建築。



新材料技術的突破並不等於技術的應用,因此在找到應用場景之前,新材料甚至只能躺在實驗室里,雖然我們中國在新材料前沿領域比較落後,但是如果如果能夠在新材料應用上足夠強大,依然能走在科技創新的前沿。