科学家表示，爱迪生1879年的灯泡可能意外制备出石墨烯

这种"奇迹材料"可能在其被正式发现前几十年就已经形成。美国研究人员发现的新证据表明，托马斯·爱迪生在1879年研制首个灯泡时，可能早于石墨烯被正式发现一个多世纪就意外制备出了这种材料。

莱斯大学化学、材料科学和纳米工程教授詹姆斯·图尔博士领导的研究团队，尝试用现代分析工具重建爱迪生当年的灯泡实验。该团队复制了这位美国发明家的碳丝灯泡设计，并施加了与19世纪相似的电气条件，随后发现灯丝部分转化成了乱层石墨烯。

乱层石墨烯是多层石墨烯的一种形态，其层间呈现随机旋转和错位堆叠的特点。这种材料因其可规模化、大批量生产的特性而备受重视，尤其在储能和复合材料增强领域。论文通讯作者图尔表示："用我们现有的工具和知识重现爱迪生当年的实验，这非常令人兴奋。"

石墨烯是单原子厚度的二维碳原子片，呈六边形蜂窝状晶格排列。作为世界上最薄最强的材料（强度约为钢的200倍），它同时也是导电性最强的物质之一。此外，石墨烯还具有高柔韧性、透明性，并能有效阻隔气体和液体。这种被称为"奇迹材料"的物质于2004年由英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次分离获得。

自被发现以来，石墨烯已成为电子产品和储能领域的关键材料。当前生产乱层石墨烯的方法之一是"闪焦耳加热"技术，该技术通过电流将碳基材料快速加热至约2000至3000摄氏度。而在19世纪末，爱迪生使用的是碳基灯丝（通常采用日本竹等天然材料制成），而非现代白炽灯使用的钨丝。

当电流通过这些灯丝时，电阻导致快速发热从而产生光亮。研究团队认为，这种条件与现代闪焦耳加热技术高度相似，可能足以产生石墨烯。论文第一作者、莱斯大学前研究生卢卡斯·埃迪在尝试寻找大规模生产石墨烯的最简设备时，想起早期灯泡常使用碳基灯丝。他说："我一直在开发用易得材料大规模制备石墨烯的方法，研究范围从高效的电弧焊机到毫无进展的雷击树木。"

为验证这一假设，研究人员从纽约一家小型工艺品商店采购了与1879年原始专利规格高度吻合的手工制作爱迪生式灯泡。根据原始设计，他们将灯泡连接到110伏直流电源并通电约20秒。研究人员指出，更长的通电时间可能导致石墨形成。

实验后，科学家通过光学显微镜观察到灯丝表面从暗灰色变为银白色金属光泽。随后使用拉曼光谱分析（一种基于激光、通过原子特征识别材料的分析技术），确认了灯丝内部存在乱层石墨烯。虽然无法确定爱迪生原始实验中是否产生过石墨烯，但这项研究表明，这种材料可能早在被发现之前就已短暂形成。

图尔在新闻稿中总结道："发现爱迪生可能制备出石墨烯，这激发了我们对历史实验中还埋藏着哪些信息的好奇心。"

该研究成果已发表在《ACS纳米》期刊。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！