清華教授制最長(zhǎng)碳納米管
趕超美國(guó) 天梯登月圓夢(mèng)在望
來(lái)源：大公報(bào) 2013-7-18
坐著“電梯”去月球？在中國(guó)科學(xué)家成功制備出世界最長(zhǎng)碳納米管后，這些科幻的場(chǎng)景將有可能成為現(xiàn)實(shí)。值得注意的是，美國(guó)太空近年來(lái)亦相當(dāng)重視“月球天梯”計(jì)劃，并設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)鼓勵(lì)科學(xué)家研究有關(guān)技術(shù)。中國(guó)科學(xué)家后發(fā)先至攻破技術(shù)難關(guān)，別具象征意義。
中國(guó)《科技日?qǐng)?bào)》17日稱，近日，在北京市科委支持下，清華大學(xué)魏飛教授團(tuán)隊(duì)成功制備出單根長(zhǎng)度達(dá)半米以上的碳納米管，創(chuàng)造了新世界紀(jì)錄，這也是目前所有一維納米材料長(zhǎng)度的最高值。相關(guān)內(nèi)容近日在線發(fā)表在國(guó)際著名期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)納米》上。
拉伸強(qiáng)度是鋼鐵276倍
碳納米管是迄今發(fā)現(xiàn)的力學(xué)性能最好的材料之一，其單位質(zhì)量上的拉伸強(qiáng)度是鋼鐵的276倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他材料。《科學(xué)美國(guó)人》雜志曾提出“在地球與月亮之間搭建一座天梯”的誘人夢(mèng)想，但跨越如此長(zhǎng)的距離而不被自身重量拉斷的材料，只有碳納米管，并且必須得是批量制備，具有宏觀長(zhǎng)度、理論力學(xué)性質(zhì)、單根長(zhǎng)度達(dá)到米級(jí)甚至公里級(jí)以上。
提高催化劑活性概率是進(jìn)一步提高碳納米管長(zhǎng)度的唯一途徑。清華大學(xué)魏飛團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮材料制備和化工技術(shù)學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)，在制造設(shè)備、制備工藝方面進(jìn)行大量改進(jìn)和創(chuàng)新，首次將生長(zhǎng)每毫米長(zhǎng)度碳納米管的催化劑活性概率提高到99.5%以上，最終成功制備出單根長(zhǎng)度超過(guò)半米的碳納米管。
魏飛教授表示：“我們正在從事1米以上碳納米管的制備，下一步希望能夠制備出公里級(jí)以上長(zhǎng)度并具有宏觀密度的碳納米管。這些工作將為太空‘天梯’的制備開(kāi)啟一線曙光。”
迪拜塔電梯勢(shì)將食塵
事實(shí)上，“天梯登月”并非新鮮概念，1895年，俄羅斯科學(xué)家首次提出太空梯概念。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，太空梯基本上就是一條長(zhǎng)長(zhǎng)的纜繩，一端固定在地球上，另一端固定在地球同步軌道的平衡物（如大衛(wèi)星）上。在引力和向心加速度的相互作用下，纜繩被繃緊，太空梯將利用太陽(yáng)能或激光能沿纜繩上下運(yùn)動(dòng)。在正常情況下，太空梯可以一次運(yùn)送30名乘客，在6個(gè)小時(shí)內(nèi)抵達(dá)10萬(wàn)公里外的太空，每磅貨物運(yùn)輸成本不過(guò)數(shù)百美元，而運(yùn)載火箭的每磅成本高達(dá)7000美元。一旦建成，目前地球上運(yùn)程最長(zhǎng)、達(dá)800多米的迪拜塔電梯無(wú)疑將被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩入塵埃。
在一些更長(zhǎng)遠(yuǎn)的構(gòu)想中，地球上的太空梯建好后將和月球梯連成一體，人們經(jīng)過(guò)幾次換乘，可以方便地抵達(dá)月球。美國(guó)“CNET科技網(wǎng)”一篇文章略帶調(diào)侃地描述了未來(lái)太空梯中的情景，“電梯門(mén)打開(kāi)，一名年老的電梯操作員彬彬有禮地向太空乘客們問(wèn)道，‘請(qǐng)問(wèn)在第幾層太空下梯？’”
美列“百年挑戰(zhàn)”專(zhuān)案
通往月球的“天梯”除了“好玩”外，更有其實(shí)用科學(xué)價(jià)值。科學(xué)家預(yù)計(jì)，“天梯”系統(tǒng)最先將用于在月球采集礦石標(biāo)本，它將加速人們對(duì)月球的開(kāi)發(fā)，使月球成為人們前往火星和太空更深處的基地。事實(shí)上，美國(guó)太空總署近年來(lái)相當(dāng)重視“天梯”計(jì)劃，并將之列為“百年挑戰(zhàn)”計(jì)劃的首個(gè)項(xiàng)目，每年舉行機(jī)器人攀爬纜繩和測(cè)試?yán)|繩強(qiáng)度兩項(xiàng)賽事，在2009年的競(jìng)賽中，美國(guó)一家機(jī)構(gòu)成功使用激光能將機(jī)器人沿繩索送到900米的高度，取得年度大獎(jiǎng)。
