大有用处的纳米材料

古代有个传说，昆仑之巅有棵几千丈高的参天大树，树顶直插蓝天，谁要是能够沿着这棵大树向上爬，爬到树顶，就能进入天庭。这棵树就是上天的天梯。

古人想上天，却不知道怎么上天，这才想出天梯这个意象。现代人对天梯作了分析。1982年，科普作家朱毅麟在《我们爱科学》杂志上说，上天的天梯应该有35800千米高，谁要是爬到了梯子顶上，就再也不会坠落。第一个爬上天梯的是地球的同步卫星。

朱毅麟又说，几万千米高的梯子底部必须是直径358千米粗的柱子才能支撑得住，才不会被自己的重量压弯。天哪，底座那么粗，竟相当一个江苏省的面积。

到了20世纪90年代中期，一位外国科学家也谈到了天梯。他说，从同步卫星上，扔下一副垂到地面的绳梯，人就可以顺着绳梯爬上天去。他说的绳梯，不是麻绳，也不是尼龙绳，普通的绳子都很重，支持不住自身的重量——35800千米长的重量。采用碳纳米管来作绳梯，就能支持得住自身的重量。

碳纳米管，是一个十分新鲜的名词。碳，是为大家所熟悉的，做铅笔芯的石墨就是碳，很纯的碳。碳纳米管，是指用碳做成的细管，这种管子很细很细，细到不能用普通的尺子来度量，必须使用精确到纳米的尺子。

纳米，是1米的十亿分之一。十亿分之一，没有一个形象的概念，不妨算算看:一个身高1米的儿童，假如身高缩小到千分之一，也就是1毫米的时候，就只能与一根圆珠笔芯比高矮了;再缩小千分之一，成为1微米，就没有头发丝粗了，一根头发丝的粗细大约是70微米;再缩小千分之一，那么这个儿童就小得用电子显微镜都看不见了。

纳米的尺度的确很小很小，人眼是看不清的。最近一二十年，随着新型显微镜的出现，人们终于看得清只有1纳米大的物质了，看得见原子了，于是就出现了一门新技术:纳米技术或者是毫微技术。

碳纳米管，就是用纳米技术造出来的新材料，了解它们特性的专家说，它们可能成为未来理想的超级纤维。

1985年，美国科学家克劳特和斯莫利等用激光束去轰击石墨表面，意外地发现了碳60。他们分析，它是一个由60个碳原子构成的空心大分子，但当时还不能确定这个结论是否正确。

1990年，科学家用最新的显微镜——扫描隧道显微镜进行了观察，看到了碳60的直观形象。碳60的外形，特别像一个足球，中心是空的，外边围绕着60个碳原子，碳原子组成了12个五边形和20个正六边形。碳60有一个别名:巴基球，一个巴基球的直径是0.7纳米。

科技人员很快就发现，碳60可能是实现超导的好材料。中国北京大学对碳60进行研究，把实现超导的温度提高了将近一倍。

人们对巴基球给予了更大的期望，并且还发现，巴基球还可以做得更大，再增加10个碳原子，还可以做成碳70。有人认为，如果不是只用60个碳原子，而是用9×60个碳原子制成碳540，那么，在室温条件下就可以实现超导!

能不能实现?怎么实现?这还有待于我们去做研究。

碳60的发现已经获得了诺贝尔化学奖。科学家们又在想，碳原子不仅可以排列成足球的形状，而且可以排列成圆筒形。球形只能扩大，成为越来越大的球;圆筒形却可以加长，越加越长，成为一根纤维。

现在，碳纳米管已经制成，它的直径是1.4纳米，每一圈是由10个六边形组成的。要进一步增强它的强度，需要做到长度跟直径之比达到20∶1。

碳纳米管的出现，为制造天梯带来了希望。不过，现在的碳纳米管的数量少得可怜，在实验室里，一次只能制造几克。而当作材料来使用的话，碳纳米管必须每次能制造出几吨或几十吨。这就意味着必须找到大量生产碳纳米管的新方法。

碳纳米管是靠纳米技术制造出来的新材料，它的特点是基本颗粒特别细微。我们现在使用的常规材料的基本颗粒，看起来很细，实际上很粗。说细，也许它的直径可以细到几毫米几微米;说粗，是说它含几十亿个原子。而纳米技术生产的材料，颗粒非常细微，只含几十个到几万个原子。

由超细微的颗粒组成的纳米材料，立即展现出种种奇异的性能:

纳米铁的断裂应力比常规铁一下子提高了12倍;

纳米铜的强度比常规铜高5倍;

纳米陶瓷是摔不碎的;

用纳米级微粉制出来的录像带真正地实现了高保真，图像清晰，噪音少;

……

常规材料的使用历史已经有几千年、几百年，而现在的纳米材料，历史只有几年、十几年。对常规材料，我们已经非常熟悉;对纳米材料，我们非常陌生，不知道的比知道的多。