为什么人类预测石墨烯的出现可实现人类通往宇宙的“太空天梯”

理工科有哪些专业？~

文科包括的学科门类有：哲学类、经济学类、法学门类、教育学、文学、历史学、管理学门类、艺术学门类等。

理工有别，而且很明显： 理科是自然科学的理论研究；工科是自然科学在工程的应用。一个纯理论，一个面向应用。北京大学的理科全国第一，而清华大学的工科全国第一。 物理、化学、数学等研究理论的属于理科主要学习应用技术的属于工科，比如：土木工程、机械工程等比较特殊的是，计算机专业内部也分为理科方向和工科方向，理科方向也叫计算机科学，主要研究算法复杂度、程序设计语言原理、数据挖掘、形式语言与自动机理论、计算机体系结构；工科方向也叫计算机技术，主要研究图形图像处理、软件工程、软件体系结构、操作系统、数据库等等。。 人们总把理工合到一起说，是为了与文、农、医相区别。文、理、工、农、医是高校的五大重要基础领域。。

人们在探索世界的时候，对天空的着迷从来都没有停止过。从古代观星看月，到飞机热气球。每一步都向天空更近一点。在科技的进步下，火箭和航空飞机一直到载人航天的出现。每一次技术的进步都给人来前往太空带来了巨大的希望。

然而这美好前景的现状却无比悲凉，每一次的探索都伴随着巨额的成本。人们渴望着一种廉价优雅的出行到太空的方式，太空电梯是一个非常好的选择。美国材料科学预测说，20 年后，将会有强度/重量足够高的复合材料出现，来实现现在的梦想。

太空电梯这个想法已经出现了一个多世纪了，它的基本想法很简单，就是在赤道位置有一根很长的绳子联通到太空中，绳子下端固定在地面上，人们可以使用这个绳子作为电梯上下运动的轨道。这样，就会有一种轻松、可循环的一种进入太空的方式了。

这个极具科幻性的项目在实际实时过程中要考虑很多的问题，包括电梯怎么快速上升？怎么才能把这样有强度的材料提升到太空中？但其中最核心的问题是，什么材料才能做电梯的绳索？

在目前的所有设计中、就算把绳子形状设计的极为合理，一旦拉长到 10 万公里长度时，现有的所有纤维，包括钢丝、芳纶、碳纤维都会被自身的重量拉断。就算是我们能做出的性能最好的碳纳米管也是一样。

碳纳米管大约在 20 年前被发现，碳纳米管是单层碳形成的圆筒状结构。这个碳纳米管在微观状态下的强度超过了所有的线状材料，但是其宏观性质非常尴尬，我们能做出的最长的碳纳米管也只有从地面到儿童的膝盖高度，更不要说要做到 10 万公里远的太空了。这种尴尬的处境导致了现在碳纳米管主要作为添加剂来加入其他材料之中。

石墨烯近些年表现出的性质让科研界虎躯一震。但是作为二维材料的石墨烯尝试作为绳索还是非常尴尬的。你可以简单的把石墨烯想象成纸张，它可能强度足够，但是却只能弯弯扭扭的在太空中。

碳材料的几种形态给了人们一些其他的启示。在陶瓷材料当中，有一种叫氮化硼的物质，这种材料的微观结构和钻石很想接近，也就是和碳的结构很接近。由此人们联想到尝试氮化硼纳米管来做电梯绳索。

除了强度足够之外，氮化硼还有个很好的特点就是难以置信的化学稳定性。由于高空中的氧活性非常高，普通的材料需要镀金来保持稳定性。而使用氮化硼材料就可以避免这样的问题，同时还能处理好外太空中太阳和宇宙辐射。

来自辛辛那提大学的材料工程师马克·哈塞（Mark Haase）说：「随着我们对材料越来越了解，我们现在有真正能实现这个事情的机会。」他预测，最有可能实现的材料是「纳米管和聚合物的复合材料」，在 20 年后这个材料将会达到太空电梯所需要的最低的强度。

国际太空电梯协会（ISEC）的董事布莱恩·劳布舍尔（Bryan Laubscher）认为，人们在探索强度足够的材料上还需要花很多的时间。劳布舍尔在 2010 年辞掉了洛克希德·马丁公司的工程师职位，去成立了一家开发航空航天高强度材料的公司。他说：「想象一下，全身由碳纳米管制成的波音 797，质量只有现在飞机的十分之一，但却无比坚固。」

然而实际上，ISEC 目前所有的资金都是由私人赞助，在早期的文件中，ISEC 早就看出了政府不支持的态度。美国 NASA 在 2012 年放弃了 200 万美元组织寻找超轻超强绳索的比赛，即便是最有远见、最有钱的航天局也无法提供有价值的帮助。

就算到了今天，造出太空电梯似乎仍然遥遥无期，什么材料的救不了。

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金家庄区13072025883： ...其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖.用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现.科学家们设想,通过地球同步轨道站向... - ？
紫超单克：[答案] (1)A、根据开普勒第三定律 T2 r3=k,周期越大,轨道半径越大,离地球越远,月球的周期为27天,同步卫星为1天,故月球离地球的距离远远大于同步卫星离地球的距离,故A错误. B、根据万有引力提供向心力G Mm r2=m v2 r,得v= GMr,轨道半径...

金家庄区13072025883： 为什么说石墨烯是通向宇宙的阶梯 - ？
紫超单克： 可做“太空电梯”缆线 据科学家称,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质,它将拥有众多令人神往的发展前景.它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣,甚至还为“太空电梯”缆线的制造打开了一扇“阿里巴巴”之门.美国研究人员称,“太空电梯”的最大障碍之一,就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧的缆线,美国科学家证实,地球上强度最高的物质“石墨烯”完全适合用来制造太空电梯缆线!人类通过“太空电梯”进入太空,所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多.为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料,美国NASA此前还发出了400万美元的悬赏.

金家庄区13072025883： 为什么说石墨烯在发现前被认为是不可能存在的 - ？
紫超单克： 从统计物理出发可以证明 Mermin-Wagner 定理,这个定理讲的是:在一维和二维原子结构中(例如原子链或者原子薄膜),不可能长期存在完美排列的粒子.所以,在得到这个定理之后,物理学家一般不对找到二维晶格抱有期待.所以也就认为是不可能存在或者即使存在也是非常低的温度——接近零度. 当然现实中没有完全严格的二维系统,这个条件放松了,所以也就觉得最多也就是定理对应的非零温这个条件放松一点——大概在相当低的温度下可能找到准二维晶格——但意想不到的是,室温下就能找到石墨烯这种东西.另外,自由石墨烯的“准二维”距离二维其实比较遥远,在垂直于平面上的方向有纳米级的起伏;另外一般讨论的石墨烯都是制备在衬底上,这不满足定理要求的无外场.

金家庄区13072025883： 石墨烯前景如何,有哪些领域可以用到 - ？
紫超单克： 我国在石墨烯领域的研究水平在国际上具有很强的竞争力,包括石墨烯净水技术在内的一些技术突破正逐渐从实验室走向市场应用.我们相信,与石墨烯有关的新技术、新发明会在不远的将来走进人们的日常生活,给人类带来巨大福音. 2017...

金家庄区13072025883： 石墨烯电池的发展前景如何? ？
紫超单克： 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料.石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国物理学家成功地在实验中...

金家庄区13072025883： 生而不凡--新材料之王石墨烯  手机充电只需几秒钟?史上最薄电灯泡?光驱动飞行器?关于石墨烯非凡应用的新闻不断出现在人们的视野当中,似乎石墨烯... - ？
紫超单克：[答案] (1)本题考查学生对说明文首段的作用,说明文的第一段一般会有引起读者的思考,激发读者的阅读兴趣,引出说明对象等作用.结合具体语段内容即可分析作答.本段通过几个问句引出说明对象,并引起了读者的阅读兴趣....

金家庄区13072025883： 石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料,它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能,人类将有望通过“ - ？
紫超单克： A、甲、乙、丙三个物体它们要保持相对的静止必须有相同的角速度,因为三个运动周期都等于地球的自转周期,故A正确;B、因为乙所受的万有引力刚好等于其做圆周运动的向心力,而甲物体所受的万有引力大于其做圆周运动的向心力,丙物体所受的万有引力小于其做圆周运动的向心力,所以乙物体与电梯都没有作用力,甲物体受到电梯向上的力,丙物体受到电梯向下的作用力,故B错误,C正确;D、若乙物体意外与电梯脱离,其将绕地球做匀速圆周运动,故D错误;故选:AC.

金家庄区13072025883： 2045年人类将永生不死 ？
紫超单克： 这个世界上最公平的,恐怕就是生老病死了.即使一个人一生的成就再大,财富再多... 到了2029年人类将开始正式走上永生之旅到2045年人类将正式实现永生!此话一经放...

金家庄区13072025883： ...其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖.用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦乡有望在本世纪实现.科学家们设想,通过地球同步轨道站向... - ？
紫超单克：[答案] (1)因为同步轨道站与地球自转的角速度相等,则轨道站的线速度v=(R+h1)ω,货物相对地心的动能Ek=12m1v2=12m1(R+h1)2ω2.(2)根据GMm2(h2+R)2−N=m2a,因为a=(h2+R)ω2=5Rω2,GMmR2=mg,联立解得N=m2g25...