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碳纳米管接连实现重大突破【通讯新闻】

发布时间:2019-08-16 13:18:33 阅读: 来源:焦化缓蚀剂厂家

本报记者 李波

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。与此同时,英国剑桥大学科学家开发出一种强度极好且十分轻巧的碳制导线,由许多碳纳米管组成,其强度是铜导线的30倍,重量不到铜线的十分之一。另外,有研究指出,碳纳米管将取代硅,成为新一代处理器芯片材料。国内外碳纳米管研究的重大突破,将为机器人产业的发展带来推动作用,碳纳米管相关个股南风化工(000737,股吧)(000737)、江海股份(002484,股吧)(002484)、中国宝安(000009,股吧)(000009)等值得关注。

最长碳纳米管在京诞生

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。近日在线发表在国际著名期刊《美国化学会纳米》上。

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。

对于碳纳米管而言,其高温生长过程中催化剂的失活是一个不可逆的规律,从而限制了碳纳米管的长度;并且,随着催化剂失活,长的碳纳米管密度会急剧下降。因此,尽可能地提高其催化剂活性概率是进一步提高碳纳米管长度的唯一途径。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。

碳导线助力机器人产业

在国内制造出最长碳纳米管的同时,国外科学家也在碳纳米管的应用上实现了突破。据物理学家组织网近日报道,英国剑桥大学科学家开发出一种强度极好且十分轻巧的碳制导线,未来有望成为铜线的有力竞争对手。在实验中这些导线由许多碳纳米管组成,其强度是铜导线的30倍,重量不到铜线的十分之一。

由于强度好、重量轻,纯碳纳米管制成的导线制成后将具有许多让人兴奋的新用途:例如用于机器人手臂或飞机、汽车上活动部件的连接。很多时候,重量具有决定性的价值。比如,一颗大型空间卫星,用铜量占其总质量的三分之一,大约15吨;一架波音747喷气式客机,所用的铜线总长度超过215公里,总重量超过2吨。如果将其中的铜线全部或部分换为碳导线,对其性能、载荷、效率的改变将无可估量。

英国国家电网发言人吉莉安·维斯特说,这种碳导线的优势还在于其在高温下的有效运作,它将大幅延长设备和线路的使用寿命,降低企业的运营和维护成本。此外,由于与铜线相比,质量更轻,碳导线在运输和安装上也将更为便利。

碳纳米管

将成新一代处理器核心

至少过去的五十年间,计算机、游戏机、智能手机、汽车、媒体播放器甚至是闹钟的处理器核心都是由硅组成的。但是科学家和研究人员认为硅晶体处理器即将达到它们的极限。IBM公司的科学家们似乎已经找到了一种真实的方式——抛开硅晶体而转向碳纳米管。

碳的表现形式之一是石墨烯,碳纳米管就是一张石墨烯薄片卷起来形成的一个圆柱。碳纳米管的长度超过它的宽度1亿倍,并且能够比任何其它已知的圆柱形纳米结构都要大得多。而这种特征,非常适合设计处理器芯片这样的小物品。

理论上说,碳纳米管制造的处理器能够比目前的晶体管技术更小。更小的体积意味着消耗更少的能量,对于移动设备来说,就意味着更少的热量和更长的电池寿命。此外,碳纳米管的电性能也意味着它们能够比硅晶体管实现更快的开关通断,能够以比现在的芯片更快速运转。因此,纳米管处理器将更小、更快。

当然,这种芯片仍然难以制造而且昂贵。就像今天最新、最快的芯片只能够为最华丽的高端设备使用。碳纳米管处理器或许将是计算机的未来技术,但是它们出现在零售商的货架上还需要很长一段时间。

关注碳纳米管相关个股

国内外碳纳米管研究的重大突破,将为机器人产业的发展带来推动作用。碳纳米管相关个股南风化工(000737)、江海股份(002484)、中国宝安(000009)等值得关注。

南风化工(000737):公司开发的运城盐湖(中国死海)是世界第三大硫酸钠型内陆湖泊,硫酸钾品质居同类产品首位,公司年产硫酸钾16万吨,其硫酸钠储量达8000多万吨,产销量世界最大。公司去年底与清华大学合作发明碳纳米管手机电池,于2012年12月21日通过了国内科研单位专家鉴定委员会一致的鉴定。此外,公司拥有相关领域的科研潜能。该股昨日午后震荡上行,收盘上涨4.15%。

江海股份(002484):公司是国内铝电解电容业的龙头企业,在技术水平、产品结构及产业整合方面均处于领先地位。亚乙二氧噻吩/多壁碳纳米管复合物及其制法和用途、多壁碳纳米管/无定形二氧化锰复合物的制法两专利为公司独占许可使用。该股昨日尾盘翻红,上涨1.27%。

中国宝安(000009):公司间接持有贝特瑞51.91%权益。2012年,贝特瑞公司在研发硅碳、软碳、层状锰酸锂、层状三元材料等下一代的正负极材料开发取得突破性进展,其中硅碳复合材料有望在2013年推向市场。2013年4月公司在互动平台上表示,前期贝特瑞已开始碳纳米管材料的销售工作。该股昨日上涨0.83%。

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