中國制出世界最長碳納米管

本報(bào)訊 近日，清華大學(xué)成功制備出單根長度半米以上的碳納米管，這是目前世界最長的單根碳納米管。

該研究由化工系教授魏飛與清華大學(xué)微納米力學(xué)中心副研究員張瑩瑩合作帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成。魏飛表示，他們的目標(biāo)是制備出千米級以上長度的碳納米管，為太空“天梯”的制造帶來一線曙光。

魏飛團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，超長碳納米管在本質(zhì)上可以當(dāng)作一種一維線型高分子，要想提高碳納米管的長度，唯一的途徑就是盡可能地提高其催化劑活化概率。

該團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮材料制備和化工技術(shù)學(xué)科交叉的優(yōu)勢，在設(shè)備、工藝方面進(jìn)行大量改進(jìn)和創(chuàng)新，首次將生長每毫米長度碳納米管的催化劑活化概率提高到99.5％以上，最終成功制備出單根長度超過半米的碳納米管。

碳納米管有著極高的拉伸強(qiáng)度、楊氏模量和斷裂伸長率。例如，單位質(zhì)量碳納米管的拉伸強(qiáng)度是鋼鐵的276倍，遠(yuǎn)超其他材料。由于碳納米管自身質(zhì)量極小，卻擁有高出鋼鐵數(shù)百倍的拉伸強(qiáng)度，被認(rèn)為是制造太空“天梯”的理想材料。

《科學(xué)美國人》雜志曾提出一種誘人的夢想：利用碳納米管制作太空“天梯”，可以使人類沿著“天梯”直接從地球通往太空。英國的一項(xiàng)測算顯示，用太空升降艙運(yùn)送一個人和行李的費(fèi)用僅相當(dāng)于用航天飛機(jī)運(yùn)送費(fèi)用的0.25%。同時，太空升降艙上天不需要攜帶大量燃料，預(yù)計(jì)所耗能量不過為宇宙飛船發(fā)射的1%。2005年3月23日，美國宇航局正式宣布太空“天梯”已成為世紀(jì)挑戰(zhàn)的首選項(xiàng)目。

然而，實(shí)現(xiàn)太空“天梯”夢想的前提是批量制備出單根長度在米級甚至千米級以上的碳納米管。自從1991年碳納米管被正式報(bào)道以來，全世界的研究者為提高長其度進(jìn)行了大量艱辛的探索。然而一直到2009年，碳納米管的最大長度只有18.5厘米，限制了碳納米管的實(shí)際應(yīng)用。（百川）

來源：中國化工報(bào)

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