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得克萨斯大学纳米研究取得突破 - 2003-07-19


最近科学刊物纷纷报导美国得克萨斯大学在纳米技术上取得重大突破的消息。研究人员找到了办法,能制造出微小而十分坚韧的纤维,这可能给服装、汽车甚至宇航带来戏剧性的变化。

纳米技术的研究对象很小很小,但是人们对它寄予的希望很大很大。设在美国加州的远见研究所研究员莫克尔说,他们研究的是下一个重大事务。他说:“这场革命将改变我们的物质世界。它将使我们降低许多产品的制造成本,而且这些产品的性能好,污染少。”

纳米技术能满足这些希望吗?要证明这一点是很有挑战性的。不过纳米领域是不少国家科技界和工商业的兵家必争之地。今年6月,得克萨斯大学达拉斯分校的科研人员宣布在碳纳米管方面取得重大进展。碳纳米管是由石墨碳原子层卷曲而成的圆筒状的微小的碳管,具有奇异的性能。得克萨斯大学达拉斯分校的纳米研究所所长包曼说:“我们发现的是,我们能通过一种特殊的旋转处理,把大量碳纳米管组装起来,让每一英寸的纤维上拥有几百万亿微小的碳纳米管,而这种纤维的直径和头发差不多。它的强度和韧性都很高。”

*五角大楼资助研究*

这种纤维比蜘蛛丝还要强韧,也足够长,能够织布做衣服,还能储存电能。这引起了美国国防部的注意。得克萨斯大学达拉斯分校的化学系系主任费拉里斯说,五角大楼帮助资助了这一研究,希望研究成果能应用在军事上。他说:“军人们在战地要携带很多磅重的各种电池来为通信器材和侦测器材等设备提供能源。如果他们的衣服具有双重功能,可以储存电能,那么他们的电池负荷就减轻了。”

基本上,电池能织进衣服里,天线和通信设备也能织进衣服里。费拉里斯教授谈到了这种技术在民用方面的前途。他说:“人们谈到的其他用途是,衬衫里的MP3音乐或者夹克里的DVD。”

把碳纳米管旋转加工成纳米纤维的装置,包括马达、玻璃管和一个装着透明液体的烧杯。道尔顿把纳米纤维从烧杯中抽出来。道尔顿说:“我们把它从液体中拿出来,晾乾,它就组成了干的纤维。”

这纤维象是黑色的线,可以长到400米。而过去,人们研制出来的纳米纤维比这要短,强度也差。在休斯顿大学研究纳米技术应用的奥斯曼说:“奇妙的是,得克萨斯大学达拉斯分校的科研人员能够克服种种障碍。而这些障碍曾经挡在我们每个制造纤维的人的面前。这是个了不起的进展。”

*纳米纤维可修筑太空天梯*

奥斯曼还指出,他们取得的突破也给科学家之梦带来了新的生机。这些科学家期望纳米纤维神通广大,从制造比较安全的汽车,到修筑通往太空的天梯,无所不能。奥斯曼说:“修筑通往太空的天梯这个构想,基本上是把缆绳从地上伸展到环绕地球的轨道上。有了这种设施,如果要发送什么东西上天,就不用火箭发射了,让它从缆绳上攀升上去就行了。”

奥斯曼教授等人认为这种缆绳可以用纳米纤维来制作。这种纤维重量小而强度高,韧性高。得克萨斯大学达拉斯分校目前研制出来的纤维还没有达到这种强度,但它是第一个迹象,显示碳纳米管的某些功能在大规模使用的时候能大显身手。

得克萨斯大学达拉斯分校的办法为什么有效呢?有些科学家说,他们先要对这个问题加强了解,然后才能开始把纳米纤维应用在消费品上。纳米纤维真有那么神奇吗?美国的远见研究所研究员莫克尔认为,当年,怀特兄弟刚开始发明飞机的时候,没有什么人能想到后来的超音速飞机。所以得克萨斯大学达拉斯分校取得的进展,对未来纳米技术的影响是难以估计的。

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