高强度材料筑梦“太空天梯”

人民网 2016-08-15


  从太空俯瞰地球(图片来源:科技日报)

  发明一种连接地球与宇宙空间站的“太空天梯”,一直是很多科学家的美好愿景。与科幻作家克拉克在《天堂之泉》中描绘的“太空电梯”类似,科学家们对太空天梯的设想是,人类可以通过它向空间站运输物资,甚至能随时到太空旅游。这样美好的设想,令许多太空爱好者为之兴奋。

  但是,建造“太空天梯”并不简单,其最大的困难就在于,科学家们找不到强度足够大的建筑材料。例如,目前在地球的同步轨道上运行的宇宙空间站,其距地球表面的高度是3.6万千米,要想建造这么长的“太空天梯”,运用一般的建筑材料,是绝对办不到的。科学家们为筑梦“太空天梯”而不懈探索,最终在纳米材料中找到了一线曙光——碳纳米管。

  什么是碳纳米管?

  据《科技日报》报道,碳纳米管是将单层的碳原子薄片卷起而形成的管状半导体材料,具备很好的强度和柔性,可用于制造柔性显示器和电子设备,由于其柔性高,以其为材料制成的电子设备,能够与衣服及其它可穿戴设备轻松贴合。

  碳纳米管发展历程

  1991年,日本NEC 公司基础研究实验室的饭岛澄男教授首次发现碳纳米管的存在。一年后,实验室内规模合成碳纳米管的方法由Ebbsen等人提出。

  据《人民日报》报道,2013年,清华大学魏飞教授带领的团队首次将催化剂活性的概率提高到99.5%,并制备出了世界上最长的碳纳米管,其单根长度超过半米。

  2014年,据《科技日报》报道,美国莱斯大学的科学家发明了由改良碳纳米管森林制作的“吸湿架”,它能在干燥的沙漠空气中收集并储存水分子,以备将来使用。

  2015年,据《科技日报》报道,美国研究人员用碳纳米管替代硅为原料,大幅提高了计算机芯片的处理速度,运用此方法研制出的3D芯片的运行速度,有可能达到目前芯片的1000倍。

  碳纳米管因其超强韧性、重量轻和导电性能佳等多种特性,在科学技术领域的研究与应用上展示出巨大的潜力,也给科学家的“太空天梯梦”带来了曙光。

  不过,事物总是有两面性的。我们在为碳纳米管的高性能拍手称好时,也需重视它为人们的生活带来的潜在危害。据《科技日报》2015年10月报道,法国研究人员法特希·穆萨分析了64个哮喘患儿气管中体液的样本,而在这些样本中,均存在碳纳米管;同样,在另外5名儿童肺部的巨噬细胞中,也有碳纳米管的存在。穆萨指出,即使碳纳米管没有直接毒性,由于它们的表面积较大,其它的分子也易于黏附其上,因而可能会使污染物质深入到肺部并穿过细胞膜,从而对人体造成伤害。(郑斌)

责任编辑:lijia

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