微米和纳米科技材料

中国抢先攻破尖端碳纳米科技!超出日本10倍,国产大飞机趁势崛起

近期我国清华大学科研团队成功研制出世界上第一款1厘米级别超长碳纳米管管束,它的拉伸强度高达80GPa远超目前所有纤维材料。现在市场上强度最好的碳纤维就是日产T1000,而它的强度只有7.02GPa,仅有我国碳纳米管强度的十分之一左右。就算是航母常用的超级钢(1.5-2GPa)见到碳纳米管也都汗颜了,碳纳米管的强度是超级钢的40倍,而把碳纳米管应用在大飞机、火箭领域,很可能使我国飞机火箭性能实现弯道超车,赶上欧美航空航天强国。

中国抢先攻破尖端碳纳米科技!超出日本10倍,国产大飞机趁势崛起

事实上,碳纳米管是全世界公认的强度最强的几种材料之一,被认为是制作太空电梯的理想材料。但它只有在纳米级才会显示出超强度的特性,而在厘米级别,它的性能就会快速下降,这种情况下制成的碳纳米管,很容易发生断裂,导致整个碳纳米管报销。这是目前碳纳米管所面临的困境。

然而我国科研团队,采用气流聚焦法,研制出厘米级别连续超长碳纳米管管束,同时另辟蹊径,还将拉伸强度提高到80GPa以上,接近单根碳纳米管的强度,并证明增加碳纳米管根数,强度不会随之降低,而是继续维持在80GPa。

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碳纳米管不单单具有超高的强度,还具有超高的储能,它是锂离子电池储能密度的5-8倍,可广泛拥有电磁弹射、激光炮等能量武器。同时用它制作的电子元器件具有尺寸小、功耗低等特点。我国北大教授彭练矛率领团队利用碳纳米管成功研制出制造芯片的核心元器件-晶体管,而它的工作速度竟是英特尔14纳米商用晶体管的3倍,由此可见我国在某些单一领域已经达到世界领先水平,同时也在为困扰我国的芯片难题,提供解决思路。

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我国与外国在芯片等核心技术领域存在巨大的差距,说到底就是我国在材料学领域的薄弱,同时国家应该积极对这些领域给予大力支持,科研人员也要学习老一代科学家的精神,为我国在核心技术领域打破欧美国家的垄断。

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