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碳纳米管: 高强度材料筑梦“太空天梯”

2016年08月16日来自: 科技日报

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从太空俯瞰地球（图片来源：科技日报）

发明一种连接地球与宇宙空间站的“太空天梯”，一直是很多科学家的美好愿景。与科幻作家克拉克在《天堂之泉》中描绘的“太空电梯”类似，科学家们对太空天梯的设想是，人类可以通过它向空间站运输物资，甚至能随时到太空旅游。这样美好的设想，令许多太空爱好者为之兴奋。

但是，建造“太空天梯”并不简单，其最大的困难就在于，科学家们找不到强度足够大的建筑材料。例如，目前在地球的同步轨道上运行的宇宙空间站，其距地球表面的高度是3.6万千米，要想建造这么长的“太空天梯”，运用一般的建筑材料，是绝对办不到的。科学家们为筑梦“太空天梯”而不懈探索，最终在纳米材料中找到了一线曙光——碳纳米管。

什么是碳纳米管？

据《科技日报》报道，碳纳米管是将单层的碳原子薄片卷起而形成的管状半导体材料，具备很好的强度和柔性，可用于制造柔性显示器和电子设备，由于其柔性高，以其为材料制成的电子设备，能够与衣服及其它可穿戴设备轻松贴合。

碳纳米管发展历程

1991年，日本NEC 公司基础研究实验室的饭岛澄男教授首次发现碳纳米管的存在。一年后，实验室内规模合成碳纳米管的方法由Ebbsen等人提出。

据《人民日报》报道，2013年，清华大学魏飞教授带领的团队首次将催化剂活性的概率提高到99.5%，并制备出了世界上最长的碳纳米管，其单根长度超过半米。

2014年，据《科技日报》报道，美国莱斯大学的科学家发明了由改良碳纳米管森林制作的“吸湿架”，它能在干燥的沙漠空气中收集并储存水分子，以备将来使用。

2015年，据《科技日报》报道，美国研究人员用碳纳米管替代硅为原料，大幅提高了计算机芯片的处理速度，运用此方法研制出的3D芯片的运行速度，有可能达到目前芯片的1000倍。

碳纳米管因其超强韧性、重量轻和导电性能佳等多种特性，在科学技术领域的研究与应用上展示出巨大的潜力，也给科学家的“太空天梯梦”带来了曙光。

不过，事物总是有两面性的。我们在为碳纳米管的高性能拍手称好时，也需重视它为人们的生活带来的潜在危害。据《科技日报》2015年10月报道，法国研究人员法特希·穆萨分析了64个哮喘患儿气管中体液的样本，而在这些样本中，均存在碳纳米管；同样，在另外5名儿童肺部的巨噬细胞中，也有碳纳米管的存在。穆萨指出，即使碳纳米管没有直接毒性，由于它们的表面积较大，其它的分子也易于黏附其上，因而可能会使污染物质深入到肺部并穿过细胞膜，从而对人体造成伤害。（郑斌）