作者:Michael Smith 来源:《纳米技术》 发布时间:2009-12-23 10:24:14
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科学家找到制造长纳米管新法

在纳米技术领域,没有什么能够比纳米管更为人熟知了。专家相信,这些由一个分子厚的薄层构成的小管子,有朝一日能够在从超级坚固的喷气发动机到癌症治疗的方方面面发挥重要作用。如今,研究人员认为他们已经找到了一个方法,能够大量制造一类更为神奇的纳米管,从而产生更加令人难忘的效用。
 
研究人员早就能够利用碳合成纳米管,但他们从未放弃用氮化硼制造纳米管的努力。这两者具有相同的强度,但是氮化硼纳米管(BNNTs)所能够承受的高温达到了碳纳米管的两倍,即在800摄氏度甚至更高的温度下依然能够使用。迄今为止,科学家只能够生产出1微米长的高质量纳米管;较长的纳米管则会因为晶状结构而出现很多小孔。
 
在《纳米技术》杂志于12月16日发表的一篇论文中,一个材料科学家研究小组描述了一种能够大量生产的、高质量的、均匀的晶状BNNTs:每段纤维的长度足以纺成容易使用的纤维线。为了实现这一目标,研究人员用一束激光瞄准了填充了氮的一个腔室中的一块硼(他们最初使用的是红外线激光,但是这项技术经过改进后使用了常规的焊接激光)。这便产生了一股向上喷发的硼气柱。研究人员随后将一根冷冻的金属丝插入这种气体,从而使其冷却下来,并形成了液态小滴。最终,这些小滴与氮结合在一起从而形成了BNNTs。研究小组成员之一、美国宇航局(NASA)宇宙航空科学家Michael Smith表示:“这就像一台发动机中的‘燃料——空气——点火’过程。这一反应非常激烈,仅仅在几毫秒内便能够形成很长的纳米管。”
 
这一爆炸反应能够迅速产生大量看起来像棉花糖堆一样的高质量的BNNTs——这比之前用任何方法一次得到的高质量BNNTs都要多。这些纤维表现出了所有重要的属性:强度、压电作用、传导性以及在高温下的稳定性——这也是BNNTs之所以受追捧的主要原因。并且生产这些BNNTs所用的方法能够用于商业材料和工具的制造。
 
成功制造大量廉价的纳米管为研制更轻更快的车体结构、可以负担得起的空间飞行器,以及超轻型装甲敞开了一扇大门。通过黏附在肿瘤上,有针对性地吸收中子束,并产生局部阿尔法辐射来消灭癌症,BNNTs能够用来精确打击癌细胞。
 
NASA工程师Dennis Bushnell表示:“这是材料革命的一个开端。”Bushnell很希望BNNTs能够用于空间飞行器的研制工作。他说,人们通常认为生产高质量碳纳米管要比生产高质量BNNTs容易得多,但是这种简单的新方法或许能够改变这种想法,并且让纳米管能够更快地投入更多应用。Bushnell指出:“到处都在讨论节省能源,而新技术会使许多产品变得更轻,同时也有望更便宜。”(来源:科学时报 群芳)
 

第一根肉眼可见的、用于商业的BNNTs——它被纺成了3厘米长、直径1毫米的纤维线。(图片提供:Michael Smith)
 
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