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清华教授制最长碳纳米管

赶超美国 天梯登月圆梦在望

来源:大公报 2013-7-18

  坐着“电梯”去月球?在中国科学家成功制备出世界最长碳纳米管后,这些科幻的场景将有可能成为现实。值得注意的是,美国太空近年来亦相当重视“月球天梯”计划,并设立奖项鼓励科学家研究有关技术。中国科学家后发先至攻破技术难关,别具象征意义。

  中国《科技日报》17日称,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。

拉伸强度是钢铁276倍

  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,并且必须得是批量制备,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。

  提高催化剂活性概率是进一步提高碳纳米管长度的唯一途径。清华大学魏飞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。

  魏飞教授表示:“我们正在从事1米以上碳纳米管的制备,下一步希望能够制备出公里级以上长度并具有宏观密度的碳纳米管。这些工作将为太空‘天梯’的制备开启一线曙光。”

迪拜塔电梯势将食尘

  事实上,“天梯登月”并非新鲜概念,1895年,俄罗斯科学家首次提出太空梯概念。简单来说,太空梯基本上就是一条长长的缆绳,一端固定在地球上,另一端固定在地球同步轨道的平衡物(如大卫星)上。在引力和向心加速度的相互作用下,缆绳被绷紧,太空梯将利用太阳能或激光能沿缆绳上下运动。在正常情况下,太空梯可以一次运送30名乘客,在6个小时内抵达10万公里外的太空,每磅货物运输成本不过数百美元,而运载火箭的每磅成本高达7000美元。一旦建成,目前地球上运程最长、达800多米的迪拜塔电梯无疑将被远远甩入尘埃。

  在一些更长远的构想中,地球上的太空梯建好后将和月球梯连成一体,人们经过几次换乘,可以方便地抵达月球。美国“CNET科技网”一篇文章略带调侃地描述了未来太空梯中的情景,“电梯门打开,一名年老的电梯操作员彬彬有礼地向太空乘客们问道,‘请问在第几层太空下梯?’”

美列“百年挑战”专案

  通往月球的“天梯”除了“好玩”外,更有其实用科学价值。科学家预计,“天梯”系统最先将用于在月球采集矿石标本,它将加速人们对月球的开发,使月球成为人们前往火星和太空更深处的基地。事实上,美国太空总署近年来相当重视“天梯”计划,并将之列为“百年挑战”计划的首个项目,每年举行机器人攀爬缆绳和测试缆绳强度两项赛事,在2009年的竞赛中,美国一家机构成功使用激光能将机器人沿绳索送到900米的高度,取得年度大奖。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2013-07-18 13:19:10]
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