科學家稱愛迪生 1879 年的燈泡可能意外產生了石墨烯
美國研究人員發現的證據表明，托馬斯·愛迪生在 1879 年開發他的第一個燈泡時，可能在石墨烯被正式鑑定的一個多世紀前意外地生產出了石墨烯。這項研究由萊斯大學化學、材料科學和納米工程教授 James Tour 博士領導，旨在利用現代分析工具重建愛迪生最初的燈泡實驗。圖爾的團隊複製了美國發明家的碳絲燈泡設計，並應用了與 19 世紀相似的電氣條件。然後他們意識到部分細絲轉變為亂層石墨烯。亂層石墨烯是多層石墨烯的一種形式，被認為是層間隨機旋轉、未對準的堆疊。它在可擴展、大批量生產方面受到高度重視，特別是在儲能和復合材料強化方面。 “利用我們現有的工具和知識來重現托馬斯·愛迪生的所作所為，是非常令人興奮的，”該論文的通訊作者圖爾指出。重現愛迪生的燈泡石墨烯是一種單原子厚的二維碳原子片，排列成六角形蜂窩晶格。它被認為是世界上最薄、最強的材料（大約比鋼強 200 倍），也是導電性最強的物質之一。此外，它具有高度柔韌性、透明性，可有效阻擋氣體和液體。它被稱為“奇蹟材料”，於 2004 年由英國曼徹斯特大學的安德烈·海姆 (Andre Geim) 和康斯坦丁·諾沃肖洛夫 (Konstantin Novoselov) 首次分離出來。自從被發現以來，石墨烯已成為電子和能源存儲領域的重要材料。如今生產亂層石墨烯的一種方法被稱為“閃速焦耳加熱”。在此過程中，電流將碳基材料快速加熱至約 3,600 至 5,400 華氏度（2,000 至 3,000 攝氏度）的溫度。然而，在 19 世紀末，愛迪生依賴於碳基燈絲，這種燈絲通常由日本竹子等天然材料製成，而不是現代白熾燈泡中使用的鎢。當電流通過這些燈絲時，電阻引起快速加熱，從而產生光。研究小組認為，這些條件與現代閃焦耳熱非常相似，並且可能足以生成石墨烯。碳絲的發現 萊斯大學前畢業生、該論文的第一作者盧卡斯·艾迪(Lucas Eddy)在試圖尋找大規模生產石墨烯的最簡單設備時，突然想起早期的燈泡經常使用碳基燈絲。 “我正在開發利用現成且負擔得起的材料大規模生產石墨烯的方法，”艾迪說。 “我正在研究各種東西，從電弧焊機（它比我建造過的任何東西都更有效率），到被雷擊的樹木（完全是死胡同），”他繼續說道。為了驗證這一假設，研究人員從紐約市的一家小型藝術商店採購了手工製作的愛迪生式燈泡，該燈泡與 1879 年原始專利的規格非常匹配。 James Tour 博士、TT 和 WF Chao 萊斯大學化學教授。圖片來源：Jeff Fitlow / 萊斯大學 然後研究人員根據原始設置將燈泡連接到 110 伏 (V) 直流電源，並為其供電大約 20 秒。他們指出，較長的暴露時間會導致石墨形成。測試結束後，科學家們使用光學顯微鏡發現燈絲表面已從深灰色變為銀色金屬外觀。然後他們使用拉曼光譜，這是一種基於激光的分析技術，通過分析材料的原子級特徵來識別材料。結果證實了部分細絲內存在亂層石墨烯。雖然無法確定石墨烯是否在愛迪生最初的實驗中持續存在，但研究結果表明，石墨烯可能早在其發現之前就已短暫形成。圖爾在一份新聞稿中總結道：“發現他可以生產出石墨烯，這激發了人們對歷史實驗中隱藏的其他信息的好奇心。”該研究已發表在《ACS Nano》雜誌上。
已发布: 2026-01-26 16:33:00
