的材料|在纳米材料上如何造孔？肉眼看不见的“孔”竟能大显神通！
蜂窝煤、火车隧道、照相机镜头
都是通过对“孔”的利用
实现各自功能的
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想要在宏观世界中造个孔并不难
但是 ， 在纳米材料上
也就是直径为一根头发丝
六万分之一的材料上
该如何造孔呢？
往下看 ， 一起探索
化学家的神奇“魔法”
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化学家现场造孔
做实验如同变魔术
中国科学院院士、
复旦大学化学与材料学院院长
赵东元介绍
介孔材料是指孔径在2~50纳米
具有纳米效应的多孔性材料
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节目中 ， 赵东元带来了介孔模型
像蜂窝煤一样
每一个孔都可以算它的表面积
所以 ， 介孔材料拥有极高的比表面积
两克介孔材料的比表面积
能铺满一个足球场
化学家不仅可以
改变介孔材料的孔径大小
还能创造出许多不同的结构
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之所以要在纳米材料上造孔
是为了让更多的物质在其中相互传输
产生化学反应
为生活所用
穿上白大褂 ， 戴上护目镜和手套
赵东元借助一个简单实验
演示了如何在纳米材料上造孔
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介孔材料被广泛应用
在多个领域大显神通
如今 ， 介孔材料在许多领域
发挥着非常大的作用
像催化剂、电池的电极材料、
电子隔热材料、生物医疗材料等
与生活息息相关
在锂离子电池领域
介孔碳负极相较于
比表面积较小的石墨负极
可以与更多电解液接触
提高电解液的扩散能力
促进电子和离子快速传输
可以有效将电池充放电性能
提高20%以上
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介孔材料在石油化工中
应用也非常广泛
石油被称为“黑色的金子”
我国石油资源比较短缺
目前 ， 每年要加工7亿吨石油
大约75%靠进口
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赵东元及团队十年磨一剑
创造了重油的裂解催化剂
可以将石油的转化效率提高1.5%
产出的汽柴油质量非常高
如果能够在全国推广
可以产生近百亿级的效益
在纳米材料上造孔
经历了艰难的探索过程
1992年 ， 美孚公司
在化学刊物上发表了一篇论文
利用阳离子的表面活性剂做成了介孔材料
赵东元认真读了这篇论文后
得到许多启发
经过不断试错
最终创造了SBA-15
30纳米孔径的介孔材料
这是目前为止最大孔径的介孔材料
这一成果引起了巨大轰动
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1998年
赵东元回到复旦大学
当时的实验条件非常简陋
在与学生不断交流的过程中
碰撞出许多新想法
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赵东元介绍
2000年前做的介孔材料
大部分是无机的
如何才能创造性地研发出有机介孔材料？
这是从来没有人做过的事情
为了实现这一想法
他和学生做了上万次实验
但都以失败告终
事情的转机
源自团队中一位历史系出身的本科生
他的想法起到了关键作用
经过不断摸索
终于迎来了实验成功
开辟了有机介孔材料的全新领域
赵东元用一个例子生动比喻
为何研发有机介孔材料如此艰难
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生活中处处是科学
随时随地都可以异想天开
赵东元出生在沈阳
一个普通的工人家庭
从小就有很强的好奇心
小时候好奇老式摆钟的工作原理
趁家里没人偷偷把钟给拆了
可最后也没看明白
摆钟却不能复原了
但父母并没有因为这件事责怪他
反而鼓励他去求知
这在他的心里
埋下了一颗勇于探索的种子
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现在大家都称赵东元为“造孔之人”
因为他看到什么
总是想着能不能把它打成孔
有一次赵东元陪儿子去游乐园
突然看到乐高
便从乐高的拼装中获得灵感
带领团队
创造了模块基元组装的全新方法
利用这样的方法
可以创造很多新奇的结构
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赵东元感慨
生活中处处是科学
【的材料|在纳米材料上如何造孔？肉眼看不见的“孔”竟能大显神通！】随时随地都可以异想天开
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