清华大学制备出长半米纳米管 创一维纳米材料长度记录
2013/08/19 点击 3683 次
中国粉体网8月19日讯 不久前,清华大学的团队成功制备出单根长度超过半米的纳米管,创造了新的世界纪录,这也是目前所有一维纳米材料长度的最高值。有不少人可能认为,半米的长度并没有什么了不起,但是如果告诉你,这根纳米管的直径只有头发丝的万分之一,你会不会对这根纳米管另眼相看呢?
一根直径如此之小的纳米管是如何制备成功的呢?据天津工业大学材料科学与工程学院教授赵永男介绍,纳米管利用烷烃为原料,在加入催化剂的条件下,它就会如同吸收养分的植物一样自动生长。但是由于在之前的制备过程中,催化剂都存在失去活性的缺陷,从而导致纳米管停止生长,因此造成了纳米管很难达到很长的长度。“十年前就有我国的学者制备出了长度为5毫米的纳米管,并在《自然》杂志上刊登出了这一科研成果。清华大学就是采用了提高催化剂活性寿命的方法才成功制备了这根超长纳米管。对比两个科研成果,足可以看出这根超长纳米管的制备成功是一次技术的飞跃。”
技术飞跃固然重要,但是大家更关心的是这种纳米管能够为我们的生活带来什么样的改变。天津南开大学泰达应用物理学院刘智波副教授向记者介绍了由南开大学连同多国科学家研制的“人工肌肉”。“这种"人工肌肉"由纳米纤维和石蜡组成,通过直接加热、电加热等手段,使石蜡发生形变,同时纳米纤维应力收缩,实现类似于真实肌肉的动作。纳米纤维收缩时产生的力量比同等质量的肌肉大得多。”由于当时没有超长纳米管的出现,这些纳米纤维还是采用极其微小的纳米管编制而成的。现在有了这种新型的纳米管,“人工肌肉”就可以直接使用纳米管制造,其强度和韧性必然高于之前的纳米管,所以,先进的纳米管很有可能在仿生领域为残疾人提供类似甚至超过正常人的肢体能力;如果应用在仿生机器人上,很可能会出现一种代替人类从事危险工作的“超级仿生机器人”。
在关于纳米管的新闻报道中,还提到了使用超长纳米管建造“太空天梯”的设想。赵永男也向记者介绍了超长纳米管如何在“太空天梯”中起到关键的作用:“"太空天梯"的概念其实就相当于一台连接地球和外太空的超级电梯,可以为未来的人们前往宇宙提供一个低成本、高效率的方式。”“太空天梯”的关键材料就是超长纳米管,同其他金属材料相比,纳米材料具有自重轻、强度大、韧性好等特点。“不过,此前的纳米管大多只有几毫米,用这样的纳米管制造几十万公里的天梯,确实异想天开,但是随着超长纳米管的出现,利用它编制成纳米管缆绳,实现"太空天梯"又现出了曙光。”
除了“太空天梯”外,赵永男还介绍了超长纳米管在未来其他的应用可能:“比如说,制作复合材料,现在波音公司的787客机有很大一部分都是使用复合材料制造的,如果超长纳米管能实现工业化生产,利用它来制作复合材料,可能会制造出更加轻便、更加节能的新型空中交通工具。”
目前,超长纳米管由于成本问题,还停留在实验室制备阶段,但是随着科技的进步和工艺的革新,在不久的将来,超长纳米管必然会以一种全新的姿态走进人们的生活,为人们提供更加优质的生活体验。
(来源:城市快报)
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