新一代材料碳納米管嶄露頭角

    “碳納米管是我所能見到的最好的導(dǎo)電材料。”


　　美國賴斯大學(xué)化學(xué)和材料科學(xué)教授安德魯·巴倫希望用這種材料制成一些非常大東西，例如幾千英里長的高導(dǎo)電電力傳輸線，用于建設(shè)更有效的能源網(wǎng)格。


　　而這也是賴斯大學(xué)已故教授理查德·斯莫利一個(gè)未完成的構(gòu)想，他因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了碳納米而榮膺諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。


　　技術(shù)突破


　　碳納米管，這種二十世紀(jì)末被發(fā)現(xiàn)的特殊材料今年變得廣受矚目。這一研究領(lǐng)域的終極目標(biāo)之一，便是依靠掌握碳納米管的手性，即分子的對(duì)稱特點(diǎn)，合成單壁碳納米管。


　　來自芬蘭阿爾托大學(xué)、俄羅斯普羅霍羅夫普通物理研究所以及丹麥技術(shù)大學(xué)電子顯微中心的科學(xué)家們?nèi)涨靶迹麄円呀?jīng)掌握了碳納米管中超過50%的手性。


　　這一關(guān)鍵技術(shù)的突破意味著碳納米管的商業(yè)開采以滿足無數(shù)實(shí)際應(yīng)用正式邁開腳步。


　　在碳納米管被發(fā)現(xiàn)之初，技術(shù)和復(fù)雜的工藝令這一技術(shù)止步不前。其無法在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮作用的一大制約因素，便是人們沒法很好地掌握其手性，手性決定著碳納米管的光學(xué)和電子特性。


　　就好比你拿起一張紙，當(dāng)你將它卷起放入一只試管中是，它會(huì)呈現(xiàn)一種狀態(tài)；而當(dāng)你將它卷成某個(gè)角度，它又會(huì)呈現(xiàn)另外一種樣子。“是的，這就是我們?nèi)绾谓忉寙伪谔技{米管的結(jié)構(gòu)。就像按照各種方向和寬度，將石墨烯片通過不同的方式卷曲。”阿爾托大學(xué)科學(xué)院應(yīng)用物理系的教授艾司科·考皮寧說。


　　產(chǎn)業(yè)落地


　　碳納米管被視為有朝一日有望超越硅在生產(chǎn)計(jì)算機(jī)芯片中的作用。它比硅晶體管體積更小，速度更快，同時(shí)也更節(jié)能。碳納米管也曾被海外媒體譽(yù)為21世紀(jì)材料界的奇跡，可以用于水和油的凈化，人造肌肉、骨骼支架或是細(xì)胞療法，甚至還可以用來制造更好的平板電腦顯示屏，LED及柔性顯示屏。


　　近期，富士康旗下的天津富納源創(chuàng)科技有限公司通過與清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了全球首個(gè)碳納米管觸控屏產(chǎn)業(yè)化。


　　航天工程學(xué)家也為這種超級(jí)材料著迷。研究人員正在尋找一種更為強(qiáng)勁且更輕的材料用于下一代商業(yè)飛機(jī)，理想的方法之一便包括將碳納米管涂于碳纖維表面進(jìn)而增加其強(qiáng)度。麻省理工學(xué)院的博士后斯蒂芬·施泰納說，這是一個(gè)令人感到興奮的領(lǐng)域，并且極有可能對(duì)環(huán)境、飛行器等方面產(chǎn)生大范圍的影響。


　　此外，來自新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員也利用單壁碳納米管膜作為材料之一，成功研制出具有超強(qiáng)伸縮性、高集成度的超級(jí)電容器的儲(chǔ)能裝置，用于彌補(bǔ)彈性電子產(chǎn)品急需的能量來源。