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石墨烯强度和边界构型问题

已有 6758 次阅读 2011-8-23 21:02 |个人分类:石墨烯|系统分类:论文交流

美国哥伦比亚大学的研究人员宣称自己测试石墨烯强度达到了目前测试材料的最大值,论文2008年在science上发表,这被很多研究人员引用和媒体报道转载,并且还被媒体热炒,我只能说我看到报道的时候就是质疑的.他们的测试研究是有一定价值的,但是研究的数据的合理性和可靠性还是值得商榷的.
首先,这些测试人员测试的样品尺度很小,他们还根本未注意到为何难以制备出更大尺寸的无瑕疵石墨烯样品问题,后来还有很多研究者试图解释改进解决这一问题,实际为何会这样,看我前面石墨烯释疑系列博文应当可以了解大半了,还有一半因为涉及问题太多,会以后陆续发表出来一一解释,这与纳米材料本身特性直接相关.
其次,极微小石墨烯强度高的机理,该文归结为原子势的非线性现象.实际这是对于纳米材料石墨烯性质认识不清造成,实际石墨烯的强度是与其边界和尺寸大小形状直接相关,还与承托和固定材料、环境温度和压力、测试方式相关。这些因素作用大小不一。
总之,最主要的是边界的量子效应在更微小尺度作用更强或者贯穿造成的,这点有我的理论计算的支持.石墨烯的强度受到这么多因素影响,该文给出的结论显得仓促了一些.按照我的理论计算,大小不同的石墨烯其强度应是不同的,测试点在石墨烯的位置不同,也会有不同数据,所以泛泛讲石墨烯强度大,是一个不太符合科学逻辑的说法或者提问,应当是在极其微小的尺度下还要加上其他多项限制条件下的测试结果,而且目前看到的数据能否全面说明问题,我认为还有待进一步的结果和数据.
实际对纳米材料很多论文和认识有神秘化的倾向,这来源于:首先,它作为研究领域的新颖性造成,而纳米材料是过去20年间令人瞩目的明星群体对象;其次,它的问题复杂性也造成了这一混乱局面。再次,还有很多并未对纳米材料的机理研究清楚,制造轰动效应造成的。
很多纳米材料机理我已从实验和理论上有进一步认识,所以才可以提出异议,因为否定和异议的是一些太有名的结果,还是因为纳米材料研究本身的明星效应,所以引起关注。我只是就事论事, 至于有朋友非要把我与诺奖得主和一些大牛作比较,认为我能指出其错误,解释他们解释不清的问题,说实际我研究水平高于这些人,那是他们自己谈资的事,与我无关. 实际那些都是浮云,我更感兴趣以后过很多年,还有朋友说起我阐明了某个问题,避免了很多无谓的浪费时间研究,引入一个更客观的态度对待研究的问题.看了朋友的发的国外著名短文(那进不了那20分钟),不管你承认不承认,既然从长远看,所有人都会死(这据说是从大萧条挽救了美国的富兰克林.罗斯福总统的名言),我们所有人都好似世间过客而已,以这种心态去做事,才不会浮躁.
科研还是应当回归理性客观态度为第一要务,还有就是作为个人的独立人格精神.不盲从盲信,以实验和事实为衡量标准来判断我们所从事的研究结果.
发表这些博文,是在朋友的催促之下发出的。有朋友抱怨我发的少,但是那是国内糟糕的诚信环境让我一度沉寂,我前面解释过原因.实际对于纳米粉体的自组装,我也有不同于现有理论的解释,这是来源于我们多年从事此研究的积累,我首先在材料的钛酸钡有序自组装实验方面取得了重要进展,然后才建立了这方面的理论解释.
 
石墨烯边界构型分为A型和椅型(zigzag and chair),这两种构型被做了一些解释,按照我的理论结果推论,这两种构型是导致石墨烯外观无序和不规则褶皱的随机出现的主要原因之一。这一问题,我们可以先解决一个看似更简单或者更吸引人的问题,就是如何获得圆形的石墨烯(指总体外貌),按照我的理论计算可以直接推论出,如果石墨烯边界是单一构型时,石墨烯的外观必然是圆形的,但是这一圆形稳定尺寸也是有限的,不同构型所形成圆形石墨烯的最大尺寸也会不同(请注意,外貌只是近似圆形,真实应是正多变形,正六边形的可能性是最大的)。按照理想条件计算, 此种情况下,石墨烯的最大尺寸比两种构型交替的情况可能更大,但是常温常压下超过100微米其概率也极小。这两种构型所导致的在The rise of graphene 一文中似乎引申出对于所涉及磁性能和其他报道的性能,诺奖得主认为还有待进一步研究,但是按照我的计算,这实际是由于不同构型导致的边界电负性变化所致,此时性质有变化不但与构型相关(请注意,我认为还需要进一步重复和更多的试验数据,验证很多报道的结论,所以我对相关报道还是存疑的),但如果报道结果是肯定的,还应与石墨烯尺寸大小也有关联,这是很多研究者包括诺奖得主并未意识到的因素。相关结果已经发表。
至于有朋友问,如果石墨烯边界连接其他成分,我前面没有回答,因为我以前的假定条件未考虑这种情况,按照我的理论计算推论,可以得出此时会对石墨烯的稳定尺寸和局部消除褶皱边界有作用,但是此时石墨烯的完美的稳定尺寸也会是有限的。具体的物性不同,还由于相关物性数据的缺乏和准确性问题,我还要强调一点我的系列石墨烯博文,对此所做计算结果会有偏差,但是符合我对于石墨烯常温常压下尺寸稳定性有限的结论解释,只是具体准确的最大稳定尺度还需要经一步的试验和更好的测量结果,希望有合作者或者得到提供更多的数据。
 
 


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