纳米技术材料

纳米技术兴起于20世纪80年代末，科学家预言纳米科学及其应用研究中的纳米技术必将成为21世纪的主导科学和技术。美国科学技术委员会在2000年3月向政府提交的中指出，启动纳米技术将是下工业革命的。我国一直高度重视纳米技术研究，并将其列入国家“863计划”。

在纳米技术中，碳纳米管被誉为纳米材料中的“乌金”。纳米是一个尺度单位，一纳米是一米的十亿分之一。纳米材料是指从0.1到100纳米的材料。所谓碳纳米管，是1991年由日本电镜学家饭岛教授通过高分辨电镜发现的，属碳材料家族中的新成员，为黑色粉末状，是由类似石墨的碳原子六边形网格所组成的管状物，它一般为多层，直径为几纳米至几十纳米，长度可达数微米甚至数毫米。

中国工程院院士金涌介绍，碳纳米管在纳米技术中被大家看好是有道理的。它本身有非常完美的结构，意味着它有好的性能。它在一维方向上的强度可以超过钢丝强度，它还有其他材料所不具备的性能：非常好的导电性能、导热性能和电性能。

清华大学教授魏飞说，碳纳米管尺寸尽管只有头发丝的十万分之一，但它的导电率是铜的1万倍，它的强度是钢的100倍而重量只有钢的七分之一。它像金刚石那样硬，却有柔韧性，可以拉伸。它的熔点是已知材料中的。

正是由于碳纳米管自身的独特性能，决定了这种新型材料在高新技术诸多领域有着诱人的应用前景。在电子方面，利用碳纳米管奇异的电学性能，可将其应用于超级电容器、场发射平板显示器、晶体管集成电路等领域。在材料方面，可将其应用于金属、水泥、塑料、纤维等诸多复合材料领域。它是迄今为止的贮氢材料，并可作为多类反应的催化剂的优良载体。在军事方面，可利用它对波的吸收、折射率高的特点，作为隐身材料广泛应用于隐形飞机和超音速飞机。在航天领域，利用其良好的热学性能，添加到火箭的固体燃料中，从而使燃烧效率更高。

然而，碳纳米管作为一种新型材料被发现至今已有十年，却尚未得到工业应用。超高的成本使国际市场90％高纯度的碳纳米管价格高达1000－2000美元／克，一般纯度的碳纳米管价格也在60美元／克，远远高出黄金的价格。

据了解，由金涌院士和魏飞教授领导的清华—南风纳米粉体产业化工程中心，一直致力于碳纳米管在工业化生产上的科技攻关，是目前世界上已知生产规模的碳纳米管生产基地。他们利用纳米聚团床反应器技术，成功设计出低成本、大批量制备碳纳米管的工艺流程，目前已形成日产360公斤、年产120吨、纯度高达80％以上的多壁纳米管生产能力。由多名中科院与中国工程院院士组成的鉴定委员会一致认为，该技术打破了制约碳纳米管推广应用的“瓶颈”，建议尽快组织碳纳米管工业化生产和应用研究。据了解，我国这项拥有自主知识产权的新技术，完全有能力将国际同类产品的报价降到10美元甚至更低。魏飞教授指出，只要形成大批量生产，价格还可以大幅度下降，如低到现在价格的十分之一甚至二十分之一，也是完全可能的。(薛冬、谭少容)