目前，幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學驅動，即通過噴射燃燒的化學物質來獲得驅動力，光直接驅動飛行是科學界和航空界多年的夢想。我校化學學院陳永勝教授和物理學院田建國教授的聯合科研團隊，通過3年的研究，獲得了一種特殊的石墨烯材料。該材料可在包括太陽光在內的各種光源照射下驅動飛行，其獲得的驅動力是傳統光壓的千倍以上。該研究成果令“光動”飛行成為可能。

6月15日，論文《大規模直接光驅動石墨烯材料》，在線發表于國際著名學術刊物《自然-光學》上。

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。“光直接驅動飛行”因其重大的學術意義和廣闊的應用前景，成為世界各國科學家爭相研究的課題。在以往的大量研究中，科學家試圖利用“光壓”提供動力。“光壓”是射在物體上的光所產生的壓強。光子同時具有質量與速度，具有動量的大量光子照射在物體上產生的光壓會使物體移動。然而，來自光壓的驅動力微乎其微，遠不能滿足航空和航天的負載要求。

陳永勝教授團隊研制出的這種石墨烯材料，在其宏觀材料特殊形貌結構和石墨烯自身特殊電子結構的共同作用下，可以在包括太陽光在內的各種光源照射下有效驅動飛行。

記者在位于我校的功能高分子材料教育部重點實驗室看到，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”瞬間發生了水平或豎直方向的位移，最大移動距離可達40厘米。

研究人員介紹，實驗所用光源都很普通，如激光、氙燈等。室外實驗中，太陽光同樣可以驅動這種石墨烯材料移動。實驗發現，光源的波長與石墨烯材料產生的驅動力成反比。即波長越短，材料產生的驅動力越大。

“這是我們了解到的，迄今為止科學界第一次用光推動一個宏觀物體并實現宏觀的驅動。”陳永勝教授說，通過定量測量，這種石墨烯材料在光照條件下產生的力是傳統光壓的千倍以上。“通過計算，500公斤的負載，如果利用基于這種石墨烯材料制備的驅動帆板，理論上獲得的驅動力至少能使其達到0.09米每秒的加速度。”陳永勝說。

除了觀察到這種光直接驅動飛行外，研究團隊經過大量的實驗，提出了一種新的驅動機理，即這種材料在光作用下，通過發射大量的電子獲得了相應的驅動力，即這種特殊的驅動是通過電子噴射獲得的，完全不同于傳統的化學火箭。目前陳永勝教授團隊正在對這種機理作進一步的研究和驗證。因此本材料還可以作為一種方便的電子發射源。該工作同時認為，其他具有類似Dirac能帶的結構的材料，通過合適的組裝也可能獲得類似的性質和性能。

最新一期英國著名科普雜志《新科學家》為該成果撰寫了評述文章，稱該成果“為石墨烯這種優良材料增添了一種驚人的性能”“石墨烯海綿可以替代太陽能帆板，用以制造光動力推進系統的航天器”。

該成果是在科技部、自然科學基金委等支持下完成的。一經公布，便吸引社會的廣泛關注和眾多媒體相繼報道。6月19日，新華社、中新社率先面向全球電發通訊稿件。6月20日，《科技日報》頭版報眼位置刊發此消息。同日，中央電視臺新聞頻道“新聞直播間”欄目首次對該成果進行電視報道。6月21日，央視“新聞聯播”欄目以“我國研發出世界首個‘光驅動’新材料”為題進行了持續兩分鐘的報道。當天，《人民日報》《光明日報》也于頭版刊發此消息。6月23日，《中國青年報》對該成果進行了重點介紹。國內多家地方媒體以不同形式進行了同步報道。此外，新華社、中央電視臺、中新社下設的新媒體平臺，以及澎湃新聞、鳳凰網、新浪網等網站也紛紛轉載。

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