我国成功制备出世界最长碳纳米管
爬上“梯子”摘星星,坐着“电梯”去月亮,这些科幻的场景,将有可能成为现实。近日,在北京市科委支持下,清华大学魏飞教授团队成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管,创造了新世界纪录,这也是目前所有一维纳米材料长度的最高值。相关内容近日在线发表在国际著名期刊《美国化学会纳米》上。
碳纳米管是迄今发现的力学性能最好的材料之一,其单位质量上的拉伸强度是钢铁的276倍,远远超过其他材料。《科学美国人》杂志曾提出“在地球与月亮之间搭建一座天梯”的诱人梦想,但跨越如此长的距离而不被自身重量拉断的材料,只有碳纳米管,并且是批量制备,具有宏观长度、理论力学性质、单根长度达到米级甚至公里级以上。
对于碳纳米管的生长而言,其高温生长过程中催化剂的失活是一个不可逆的规律,从而限制了碳纳米管的长度;并且,随着催化剂失活,长的碳纳米管密度会急剧下降。因此,尽可能地提高其催化剂活性概率是进一步提高碳纳米管长度的唯一途径。该团队充分发挥材料制备和化工技术学科交叉的优势,在制造设备、制备工艺方面进行大量改进和创新,首次将生长每毫米长度碳纳米管的催化剂活性概率提高到99.5%以上,最终成功制备出单根长度超过半米的碳纳米管。
英国开发出轻量高强度碳制导线
据物理学家组织网近日报道,英国剑桥大学科学家开发出一种强度极好且十分轻巧的碳制导线,未来有望成为铜线的有力竞争对手。在实验中这些导线由许多碳纳米管组成,其强度是铜导线的30倍,重量不到铜线的十分之一。此外,他们还发现了将碳纳米管与金属焊接在一起的方法,此前该设想从未实现过。
研究人员称,与铜线相比,碳纳米管目前最大的劣势是其导电性:相同质量的铜的导电率是碳纳米管的2.5倍。未来几年,剑桥大学的科学家将专注于铜和碳纳米管混合的线路,计划开发出一种由两者组成的“超级导线”,这种导线将大幅提升普通铜导线的性能。
负责该研究的剑桥大学材料学与冶金学研究人员克日什托夫·科津泽尔说,该技术距离商业应用还尚需时日。但由于强度好、重量轻,纯碳纳米管制成的导线制成后将具有许多让人兴奋的新用途:例如用于机器人手臂或飞机、汽车上活动部件的连接。