中國(guó)粉體網(wǎng)訊 發(fā)明一種連接地球與宇宙空間站的“太空天梯”,一直是很多科學(xué)家的美好愿景。與科幻作家克拉克在《天堂之泉》中描繪的“太空電梯”類似,科學(xué)家們對(duì)太空天梯的設(shè)想是,人類可以通過它向空間站運(yùn)輸物資,甚至能隨時(shí)到太空旅游。這樣美好的設(shè)想,令許多太空愛好者為之興奮。
但是,建造“太空天梯”并不簡(jiǎn)單,其最大的困難就在于,科學(xué)家們找不到強(qiáng)度足夠大的建筑材料。例如,目前在地球的同步軌道上運(yùn)行的宇宙空間站,其距地球表面的高度是3.6萬(wàn)千米,要想建造這么長(zhǎng)的“太空天梯”,運(yùn)用一般的建筑材料,是絕對(duì)辦不到的。科學(xué)家們?yōu)橹䦃?mèng)“太空天梯”而不懈探索,最終在納米材料中找到了一線曙光——碳納米管。
碳納米管太空天梯連接宇宙空間站概念圖
什么是碳納米管?
據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道,碳納米管是將單層的碳原子薄片卷起而形成的管狀半導(dǎo)體材料,具備很好的強(qiáng)度和柔性,可用于制造柔性顯示器和電子設(shè)備,由于其柔性高,以其為材料制成的電子設(shè)備,能夠與衣服及其它可穿戴設(shè)備輕松貼合。
碳納米管發(fā)展歷程:
1991年,日本NEC公司基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的飯島澄男教授首次發(fā)現(xiàn)碳納米管的存在。一年后,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)規(guī)模合成碳納米管的方法由Ebbsen等人提出。
據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道,2013年,清華大學(xué)魏飛教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)首次將催化劑活性的概率提高到99.5%,并制備出了世界上最長(zhǎng)的碳納米管,其單根長(zhǎng)度超過半米。
2014年,據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道,美國(guó)萊斯大學(xué)的科學(xué)家發(fā)明了由改良碳納米管森林制作的“吸濕架”,它能在干燥的沙漠空氣中收集并儲(chǔ)存水分子,以備將來使用。
2015年,據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道,美國(guó)研究人員用碳納米管替代硅為原料,大幅提高了計(jì)算機(jī)芯片的處理速度,運(yùn)用此方法研制出的3D芯片的運(yùn)行速度,有可能達(dá)到目前芯片的1000倍。
碳納米管因其超強(qiáng)韌性、重量輕和導(dǎo)電性能佳等多種特性,在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用上展示出巨大的潛力,也給科學(xué)家的“太空天梯夢(mèng)”帶來了曙光。
碳納米管太空天梯概念圖
不過,事物總是有兩面性的。我們?cè)跒樘技{米管的高性能拍手稱好時(shí),也需重視它為人們的生活帶來的潛在危害。據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》2015年10月報(bào)道,法國(guó)研究人員法特!つ滤_分析了64個(gè)哮喘患兒氣管中體液的樣本,而在這些樣本中,均存在碳納米管;同樣,在另外5名兒童肺部的巨噬細(xì)胞中,也有碳納米管的存在。穆薩指出,即使碳納米管沒有直接毒性,由于它們的表面積較大,其它的分子也易于黏附其上,因而可能會(huì)使污染物質(zhì)深入到肺部并穿過細(xì)胞膜,從而對(duì)人體造成傷害。