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我校成功“拉出”30厘米长碳纳米管线

物理系博士生首次作为第一作者在《自然》杂志发表报导文章

●新闻中心记者 周襄楠


将碳纳米管线绕在2根金属电极之间,做成碳纳米管灯丝,在两电极之间施加直流电压,则碳纳米管线发出白炽光。

当我校物理系博士生姜开利试图从生长在硅基底上的几百微米高碳纳米管阵列中拔出一束碳纳米管时,得到的却是一根长达30厘米的纯碳纳米管线,这一结果令他兴奋不已。他形容说:“这个过程非常像从蚕茧中抽丝,而‘蚕茧’就是碳纳米管阵列。”

这一研究成果在10月24日的《自然》杂志上发表,题为《Spinning continuous carbon nanotube yarns》(纺连续碳纳米管线),这是我校博士生首次以第一作者的身份在《自然》杂志上发表报导文章。

经过研究和反复的实验,他们发现,尽管有多种不同方法制备的碳纳米管阵列,但是只有那种被称为“超顺排”碳纳米管阵列的才可以直接拉出线来。这种超顺排阵列的特点是:碳管表面干净,碳管之间存在较强的相互吸引力;阵列中碳纳米管平行排列,在吸引力的作用下集聚成束。而拉出来的线放大后看是一层很薄的膜,由很多几百纳米粗的细丝平行排列组成。他们进而又完善和发展了一套研制"超顺排"碳纳米管阵列的工艺,并已用抽得的碳纳米管线成功制备出灯丝和紫外偏振片。

这种碳纳米管线是良好的导电体,他们将这一管线绕在2根金属电极之间,做成碳纳米管灯丝,在两电极之间施加直流电压,则碳纳米管线发出白炽光;如果将碳纳米管线平行排列,则构成一个偏振片,可产生偏振光。这种偏振片可以工作在紫外光区域,甚至工作在波长在几十纳米的真空紫外区。

碳纳米管具有力学性能好、热导和电导性能好、高强度、结构完美等普通材料所不能比拟的优点。而纯碳纳米管线经过热处理,可大大增加其强度,并能将其编织成织物。这些织物能用做防弹背心或耐电磁辐射的材料。

这一发现惊动了国际学术界,权威的《自然》杂志审稿人称之为“给人留下深刻印象和富有创见”,并预见“基于这项工作,纯粹由碳纳米管制成的货真价实的宏观器件已依稀可辨。”

该研究课题的指导老师、清华-富士康纳米科技研究中心主任范守善教授认为:“将纳米尺寸和微米尺寸的碳纳米管纺成可以用于构筑宏观结构的碳纳米管线,无论是在基础研究还是在技术应用层面上都有着巨大的意义。”姜开利则告诉记者:“虽然有着很好的应用前景,但是现有制成的碳纳米管线在强度上还存在弱连接点,我们还有很多的研究工作要做。”


抽取碳纳米管线的图解


碳纳米管线的拉丝过程


已经具备宏观长度的碳纳米管线

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2002-10-25]
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