碳納米管: 高強度材料筑夢“太空天梯”

從太空俯瞰地球（圖片來源：科技日報）

發明一種連接地球與宇宙空間站的“太空天梯”，一直是很多科學家的美好願景。與科幻作家克拉克在《天堂之泉》中描繪的“太空電梯”類似，科學家們對太空天梯的設想是，人類可以通過它向空間站運輸物資，甚至能隨時到太空旅游。這樣美好的設想，令許多太空愛好者為之興奮。

但是，建造“太空天梯”並不簡單，其最大的困難就在於，科學家們找不到強度足夠大的建筑材料。例如，目前在地球的同步軌道上運行的宇宙空間站，其距地球表面的高度是3.6萬千米，要想建造這麼長的“太空天梯”，運用一般的建筑材料，是絕對辦不到的。科學家們為筑夢“太空天梯”而不懈探索，最終在納米材料中找到了一線曙光——碳納米管。

什麼是碳納米管？

據《科技日報》報道，碳納米管是將單層的碳原子薄片卷起而形成的管狀半導體材料，具備很好的強度和柔性，可用於制造柔性顯示器和電子設備，由於其柔性高，以其為材料制成的電子設備，能夠與衣服及其它可穿戴設備輕鬆貼合。

碳納米管發展歷程

1991年，日本NEC 公司基礎研究實驗室的飯島澄男教授首次發現碳納米管的存在。一年后，實驗室內規模合成碳納米管的方法由Ebbsen等人提出。

據《人民日報》報道，2013年，清華大學魏飛教授帶領的團隊首次將催化劑活性的概率提高到99.5%，並制備出了世界上最長的碳納米管，其單根長度超過半米。

2014年，據《科技日報》報道，美國萊斯大學的科學家發明了由改良碳納米管森林制作的“吸濕架”，它能在干燥的沙漠空氣中收集並儲存水分子，以備將來使用。

2015年，據《科技日報》報道，美國研究人員用碳納米管替代硅為原料，大幅提高了計算機芯片的處理速度，運用此方法研制出的3D芯片的運行速度，有可能達到目前芯片的1000倍。

碳納米管因其超強韌性、重量輕和導電性能佳等多種特性，在科學技術領域的研究與應用上展示出巨大的潛力，也給科學家的“太空天梯夢”帶來了曙光。

不過，事物總是有兩面性的。我們在為碳納米管的高性能拍手稱好時，也需重視它為人們的生活帶來的潛在危害。據《科技日報》2015年10月報道，法國研究人員法特希·穆薩分析了64個哮喘患兒氣管中體液的樣本，而在這些樣本中，均存在碳納米管﹔同樣，在另外5名兒童肺部的巨噬細胞中，也有碳納米管的存在。穆薩指出，即使碳納米管沒有直接毒性，由於它們的表面積較大，其它的分子也易於黏附其上，因而可能會使污染物質深入到肺部並穿過細胞膜，從而對人體造成傷害。（鄭斌）