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未来科技:碳纳米管成长为一公里长的纳米纱

一家公司的特殊制造工艺生产出的纱线和片材比普通纳米管大数百万倍。

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Nanocomp Technologies

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碳纳米管于1991年进入人们的视野时,远见者和未来学家们度过了一段美好的时光。这些圆柱形碳分子的结构、热学和电学性质意味着,理论上,它们可以用来建造非常坚固的结构,例如可以从地球延伸62,000英里的太空电梯,或者极其紧凑和快速的数字计算机。然而,在实践中,要大规模生产出足够长的纳米管供工程师们做任何这种惊人的事情是很难的。现在,位于新罕布什尔州康科德的Nanocomp Technologies正试图通过批量生产由碳纳米管制成的纱线和片材来使未来更接近。

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在原子层面上,碳纳米管看起来像卷起来的鸡丝网——只是不是金属,而是由碳原子组成的六角晶格。每个管的直径约为一纳米(十亿分之一米),因此得名。如今,纳米管通常以大约10,000纳米长的片段生产,形成黑色粉末。这种粉末仅表现出纳米管有用特性的一小部分。Nanocomp表示,它可以生产长达数十到数百倍的纳米管,形成碳纱线和片材(纱线长达一公里,抗拉强度优于钢,片材以18平方英尺的部分制成)。

Nanocomp正在使用这些材料为军用和航空航天市场制造轻型天线、电缆和电磁干扰屏蔽,例如,这可以减轻重量,从而延长飞机的航程。Nanocomp还在与海军研究办公室和美国陆军的纳蒂克士兵中心合作,开发更好的防弹衣

Stephen Cass

工作原理

Nanocomp Technologies制造工艺的核心是一个长圆柱形炉。含有碳基原料(原料)的反应气体被送入炉子的一端。气体沿炉子扫过,直到遇到一个涂有催化剂的加热的多孔块。当它穿过多孔时,气体被迫与催化剂接触,碳纳米管开始形成。多孔块和炉子开放端之间的温度梯度支持管的生长,吸收反应气体的材料。最终,纳米管离开圆柱形炉,看起来像一团蓬松的、黑色的管状棉花糖。旋转的锚或传送带捕获纳米管,将它们变成纱线和片材。

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