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    讓人又愛又恨的“碳”,你真的了解嗎?

    發布時間:2021-8-30 8:44:40    點擊:
    [ 導讀 ]:昨天,是全國低碳日。 經過廣泛的科普宣傳,雙碳——“碳達峰”、“碳中和”已經成為人們耳熟能詳的概念。但是,你真的了解“碳”嗎?
         

           昨天,是全國低碳日。

           經過廣泛的科普宣傳,雙碳——“碳達峰”、“碳中和”已經成為人們耳熟能詳的概念。但是,你真的了解“碳”嗎?

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           被嫌棄的“碳”

           碳達峰、碳中和里的“碳”,指的是二氧化碳——一種溫室氣體,主要由化石燃料燃燒產生。

           除了二氧化碳,溫室氣體還包括甲烷、一氧化碳等,它們也都是碳的化合物。盡管在數量上遠不如二氧化碳,但它們對環境和氣候的影響尤甚。近年來在全球各地頻繁出現的極端高溫、干旱、森林火災……這些溫室氣體都脫不了干系。

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           因此,想要解決氣候問題,就逃不開控制這些碳化合物、尤其是二氧化碳的排放總量。
          

           超有用的“碳”

           為了表達得順暢,相關術語里,往往把“二氧化碳”或者“碳化合物”簡化為“碳”。

           但是,碳元素表示:我是人類的好朋友,有些鍋我不背。

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           碳元素,在我們的生活中隨處可見。

           閃亮的鉆石見證甜蜜的愛情;烏黑的墨水書寫人類文明。碳同位素測定歷史;神奇的石墨烯打開未來。

           剛剛歸國入職西湖大學的世界頂尖科學家論壇(WLF)青年科學家黃嘉興教授,專門研究新型碳材料,將它應用于各個領域,甚至包括——染發。

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           這種黑色染發劑基于石墨烯研發,將其涂在頭發上,就能形成一層微米級的黑色薄膜。與傳統的小分子染料相比,這種“二維色素”的好處很多:一方面,它的顏色足夠深,不需要高濃度使用;另一方面,它只是附著在頭發表面,不需要打開角質層進入頭發內部。同時,由于石墨烯的導電性,這種染發劑還能改善靜電對發型帶來的困擾。

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           構建生命的“碳”

           碳也是構建生命的基本元素,地球上已知的所有生物都是碳基生物。

           動物的呼吸與排泄,是溫室氣體的重要來源;而植物的光合作用,則把二氧化碳和水合成為有機物,形成自身的發育。

           是否有可能模仿植物,把光能轉化為化學能,儲存在化合物中,并吸收二氧化碳呢?

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           麥克阿瑟天才獎得主、美國科學院院士、世界頂尖科學家協會(WLA)會員楊培東教授進行了他的探索。楊培東教授把他研發的人工光合作用裝置稱為“液體陽光”,以半導體光學二極管為基礎,構建納米“森林”,捕捉太陽光并利用空氣中的二氧化碳合成有用的化學制品。這項發明讓楊培東教授獲得了2020年全球能源獎的“非常規能源類”獎項。

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            楊培東教授認為,人工光合作用是一個相對來說比較好的、終極的碳平衡方案,同時能夠解決能源問題,包括二氧化碳排放的環境問題。在進一步改進后,目前,研究團隊的人工光合作用太陽能轉化效率比可達8%-10%,比自然界高出16-20倍。團隊仍在繼續改進催化劑以及二氧化碳還原環境(如高堿濃度體系),以進一步提升轉化效率。

     

           “萬物各得其和以生,各得其養以成!贝笞匀皇前ㄈ嗽趦纫磺猩锏膿u籃,是人類賴以生存發展的基本條件。碳,作為搖籃中的一份子,與人類共生共存。

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           盡管碳排放問題使人頭痛,但碳元素本身卻是人類的好伙伴。事實上,“碳”所記錄的不僅是生命周期和社會生產,對于碳排放問題的討論也間接折射了國際局勢下不同經濟體對于能源的關注。在人類文明發展的長征中,如何理解它、找到它、運用它,或許考驗的不僅僅是一代人的智慧。

     
     
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