發(fā)布時(shí)間:2024-01-22閱讀(10)
大家能看到這個(gè)話題,可能第一反應(yīng)都是一陣鄙視,鉛筆有啥秘密?大家都知道鉛筆用過(guò)鉛筆,是不是作者又在嘩眾取寵,故弄玄虛。其實(shí)這里東西并不高深,但是大家未必涉獵到。大家比較熟悉的可能是比較火的石墨烯,天天聽(tīng),但是咋做的呢,其實(shí)也是石墨滑移的性質(zhì)決定的。
現(xiàn)在大家書(shū)寫(xiě)一般有兩種方式,一個(gè)就是我們最常見(jiàn)的用的墨水,一般是懸濁液;一個(gè)就是小學(xué)生最常用的鉛筆。這兩種書(shū)寫(xiě)的筆是完全不一樣的,墨水書(shū)寫(xiě)大家都比較容易理解,而鉛筆為啥能寫(xiě)出來(lái)字相信大家不一定解釋的清楚,這里給大家通俗的解釋一下相關(guān)的原理。
市面上小學(xué)生寫(xiě)作用的一般是HB鉛筆,我們?cè)谟⒄Z(yǔ)考試涂卡用的是2B鉛筆,其實(shí)鉛筆還有很多類(lèi),排列方式(由軟至硬)9B、8B、7B、6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H、10H等硬度等級(jí)。這個(gè)是如何定的?就是根據(jù)筆芯中石墨的含量來(lái)確定的。石墨含量越多,鉛筆越軟。那么為什么石墨含量決定了鉛筆的軟和硬呢?那就是我們要說(shuō)的石墨的滑移。

滑移現(xiàn)象很常見(jiàn),比如我們常說(shuō)的金屬的形變。把金屬顆粒打造成金屬線、金屬薄片,就是金屬晶面的滑移。對(duì)于金屬來(lái)說(shuō),滑移需要的外力比較大,而我們寫(xiě)字,外力就是手腕的用力,很小一個(gè)力,就實(shí)現(xiàn)了石墨的滑移,通過(guò)石墨的滑移,顆粒從筆芯上脫落,在紙上留下了痕跡。
石墨滑移跟其晶體的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),如下圖所示,C原子最外層有四個(gè)電子,其中三個(gè)跟周?chē)腃原子結(jié)合,形成六方的層狀結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)單元里面C原子跟原子之間的作用力很強(qiáng),拉都拉不開(kāi)。另外一個(gè)電子就不相互結(jié)合,自由移動(dòng),這就導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題,三個(gè)電子成了平面結(jié)構(gòu),那么面跟面之間要結(jié)合啊,不結(jié)合的話石墨就是薄片了,不是我們看到的大顆粒了。所以面跟面之間要結(jié)合,但是又沒(méi)有像平面結(jié)構(gòu)一樣有強(qiáng)的相互作用,只有很弱很弱的作用力(學(xué)術(shù)語(yǔ):范德華力),這個(gè)力很小很小。在外力作用到石墨上,比如我們手腕用力書(shū)寫(xiě),平面內(nèi)的C作用力強(qiáng),我們的腕力不足以讓它破壞,但是層間的作用力弱,腕力可以推著層與層之間分離,實(shí)現(xiàn)我們鉛筆書(shū)寫(xiě)過(guò)程中石墨顆粒的脫落,完成鉛筆的書(shū)寫(xiě)。神奇材料石墨烯就是利用這個(gè)性質(zhì)做的。

其實(shí)這種滑移很常見(jiàn),有個(gè)常見(jiàn)的現(xiàn)象,大家在登山的時(shí)候,有時(shí)候會(huì)看到一些石頭用腳一踹,就掉一個(gè)薄片,再用力,又剝落一個(gè)薄片,這種常見(jiàn)的有種石頭就是“頁(yè)巖”,石頭天生就是一片一片的。這個(gè)一片片不是我們把石頭切好放哪兒了,而是石頭的天生結(jié)構(gòu)。跟石墨的這個(gè)結(jié)構(gòu)很類(lèi)似,都是層層之間作用力很弱。

石墨還有個(gè)特點(diǎn),大家摸著滑滑的,原因也是在于石墨在我們手指搓動(dòng)過(guò)程中,晶面發(fā)生了滑移,所以手感光光的。容易滑移的固體有一個(gè)很重要的用途,就是做潤(rùn)滑劑,看到潤(rùn)滑劑,大家第一反應(yīng)是不是就是液體的,油狀的?其實(shí)航空和高速用的潤(rùn)滑劑是固體的。這個(gè)以后再給大家嘮一嘮。

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