新材料碳納米管強勢崛起

[編者按]碳納米管是由石墨原子單層繞同軸纏繞而成或由單層石墨圓筒沿同軸層層套構而成的管狀物，是在1991年由日本電子顯微鏡專家飯島發現的，之后便掀起了一股碳納米管研究熱潮。碳納米管被譽為21世紀材料界的奇跡，在信息技術、生命科學、環境科學、自動化技術、航空航天技術及能源技術等方面具有廣闊的應用前景。

    “碳納米管是我所能見到的最好的導電材料。”美國賴斯大學化學和材料科學教授安德魯·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電電力傳輸線，用于建設更有效的能源網格。

　　而這也是賴斯大學已故教授理查德·斯莫利一個未完成的構想，他因為發現了碳納米而榮膺諾貝爾化學獎。

　　技術突破

　　碳納米管，這種二十世紀末被發現的特殊材料今年變得廣受矚目。這一研究領域的終極目標之一，便是依靠掌握碳納米管的手性，即分子的對稱特點，合成單壁碳納米管。

　　來自芬蘭阿爾托大學、俄羅斯普羅霍羅夫普通物理研究所以及丹麥技術大學電子顯微中心的科學家們日前宣布，他們已經掌握了碳納米管中超過50%的手性。

　　這一關鍵技術的突破意味著碳納米管的商業開采以滿足無數實際應用正式邁開腳步。

　　在碳納米管被發現之初，技術和復雜的工藝令這一技術止步不前。其無法在實際生產中發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和電子特性。

　　就好比你拿起一張紙，當你將它卷起放入一只試管中是，它會呈現一種狀態；而當你將它卷成某個角度，它又會呈現另外一種樣子。“是的，這就是我們如何解釋單壁碳納米管的結構。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。”阿爾托大學科學院應用物理系的教授艾司科·考皮寧說。

　　產業落地

　　碳納米管被視為有朝一日有望超越硅在生產計算機芯片中的作用。它比硅晶體管體積更小，速度更快，同時也更節能。碳納米管也曾被海外媒體譽為21世紀材料界的奇跡，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科技有限公司通過與清華大學團隊的產學研結合，成功實現了全球首個碳納米管觸控屏產業化。

　　航天工程學家也為這種超級材料著迷。研究人員正在尋找一種更為強勁且更輕的材料用于下一代商業飛機，理想的方法之一便包括將碳納米管涂于碳纖維表面進而增加其強度。麻省理工學院的博士后斯蒂芬·施泰納說，這是一個令人感到興奮的領域，并且極有可能對環境、飛行器等方面產生大范圍的影響。

　　此外，來自新加坡南洋理工大學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伸縮性、高集成度的超級電容器的儲能裝置，用于彌補彈性電子產品急需的能量來源。