北極星電線電纜網(wǎng)訊:電子穿過單個(gè)納米管時(shí)非?？?，但電流會(huì)慢下來，因?yàn)殡娮颖仨殢囊粋€(gè)納米管跳到另一個(gè)納米管。

這是**次，研究人員制成的碳納米管電纜，可承載電流和銅線一樣多。這些納米管電纜有助于把更多的可再生能源輸送到更遠(yuǎn)的電網(wǎng)，可提供輕型電線，用于更省油的車輛和飛機(jī)，而且可以在低功耗計(jì)算機(jī)芯片上做連接。賴斯大學(xué)（RiceUniversity）的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)展示了實(shí)用系統(tǒng)中的碳納米管電纜，而且正在設(shè)計(jì)生產(chǎn)線，用于商業(yè)化生產(chǎn)。

制備輕便高效的碳納米管電線，而且和銅一樣導(dǎo)電，自從20世紀(jì)80年代以來，這就是納米技術(shù)專家的一個(gè)目標(biāo)。單個(gè)碳納米管是納米級(jí)中空純碳管，機(jī)械上很強(qiáng)，而且導(dǎo)電性比銅高一個(gè)數(shù)量級(jí)。但是，除非碳納米管就這樣放在一起，否則，用它們制成的較大結(jié)構(gòu)并不具有單個(gè)管的這種**屬性。

多年在實(shí)驗(yàn)室里擺弄，為的是找到合適的裝配技術(shù)和配料，這使研究人員*終制成了和銅電纜一樣好的碳納米管電纜，這些研究人員的領(lǐng)導(dǎo)是賴斯大學(xué)材料科學(xué)教授普利科爾•阿杰安（PulickelAjayan）和恩里克•巴雷拉（EnriqueBarrera）。這個(gè)小組的納米電纜所擁有的一系列屬性，迄今為止都是****的。它們?cè)诹W(xué)上很強(qiáng)，而且柔性也足夠好，可以打結(jié)或織成長(zhǎng)線。這種材料每平方厘米可承載約10萬安培的電流，數(shù)量和銅線相同，但重量只有六分之一那么多。它們優(yōu)于銅的一個(gè)度量標(biāo)準(zhǔn)，就是所謂的電流密度，這意味著，它們應(yīng)能把更多的電傳輸更長(zhǎng)的距離，不會(huì)使能量散失為熱，這個(gè)問題影響著今天的電網(wǎng)，乃至計(jì)算機(jī)芯片。而且，因?yàn)樗鼈兪翘贾瞥?，不是金屬制成，所以不腐蝕。

碳納米管會(huì)有不同的導(dǎo)電性，長(zhǎng)度和層數(shù)。賴斯大學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn)，****的是比較長(zhǎng)的雙壁碳納米管，是由北京清華大學(xué)的合作者提供。電子穿過單個(gè)納米管時(shí)非常快，但電流會(huì)慢下來，因?yàn)殡娮颖仨殢囊粋€(gè)納米管跳到另一個(gè)納米管。在給定長(zhǎng)度的導(dǎo)線中，納米管越長(zhǎng)，這些電子所必須進(jìn)行的跳躍就越少。

制備納米電纜的工藝，始于一塊雙壁納米管，這種納米管已經(jīng)過處理，除去了雜質(zhì)。研究人員把硫酸添加到納米管上，這樣它們就可以攤開形成薄膜。然后，他們用鑷子夾住薄膜的邊緣，開始制成纖維，用穩(wěn)定的力量抽拉，以產(chǎn)生很長(zhǎng)的線纜，類似于紡毛紗時(shí)抽拉和捻羊毛那樣。他們沖洗掉電纜中的酸，使電纜暴露在高溫碘蒸氣中。碘會(huì)滲透電纜中的納米管，提高電纜的電導(dǎo)率，而不損害其機(jī)械性能。賴斯大學(xué)小組表明，電纜打結(jié)接在一起，制成更大的長(zhǎng)度，不影響電導(dǎo)率。

為了證明這樣制成的電纜可以傳輸標(biāo)準(zhǔn)電壓，他們使用一根電纜，把一個(gè)熒光燈泡連接到墻壁電源插座，使燈泡亮了數(shù)天。這項(xiàng)工作在網(wǎng)上描述過，就在雜志《自然科學(xué)報(bào)告》（NatureScientificReports）上。

納米電纜：這種電纜用碳納米管制成，可以承載的電流和銅線一樣多。來源：麻省理工科技創(chuàng)業(yè)

“這是一個(gè)確實(shí)的證據(jù)，說明這些材料正在變得多么成熟，他們能夠測(cè)量的電導(dǎo)率現(xiàn)在超過了普通金屬，”邁克爾•斯特拉諾（MichaelStrano）說，他是麻省理工學(xué)院（MIT）化學(xué)工程教授，沒有參與這項(xiàng)工作。他說，超越金屬，“就代表了一個(gè)里程碑。”

“這是非常令人興奮的，尤其是考慮到，極其重要的是，可以減輕飛機(jī)和汽車中（電器）電纜的重量，提高燃料效率，”雷伊•鮑曼（RayBaughman）說，他是得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校（UniversityofTexasatDallas）納米技術(shù)研究所（NanoTechInstitute）主任和化學(xué)教授。鮑曼沒有參與這項(xiàng)研究。

航空業(yè)巨頭波音公司是支持賴斯大學(xué)研究小組的公司之一。其他合作者和支持者包括雪佛龍公司（Chevron），美國能源部和美國休斯頓（Houston）納立脊材料公司（NanoRidgeMaterials）。

“我們的目標(biāo)是制作一種工程產(chǎn)品，”賴斯大學(xué)巴雷拉說。“我們相信，我們已經(jīng)能夠做的，可升級(jí)為連續(xù)生產(chǎn)方法。”這一小組已籌劃好如何在生產(chǎn)線上做到這一點(diǎn)，目前正在探討與一些公司的商業(yè)化，但他們都沒有透露任何交易。

雖然現(xiàn)在電纜已經(jīng)足夠好，可以開始認(rèn)真考慮商業(yè)應(yīng)用，但是，阿杰安想把它們做得更好。阿杰安注意到，到目前為止，他們只測(cè)試了雙壁電纜承載直流電的能力，這類電來自墻壁插座，用于飛機(jī)上的短距離輸電，這是舉個(gè)例子。采用交變電流的形式，電力可以進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。阿杰安說，一個(gè)單獨(dú)的目標(biāo)是使這些電纜甚至比銅更導(dǎo)電。有一種方式做到這一點(diǎn)，就是使用單壁碳納米管制成可用的電纜，這在實(shí)際上會(huì)更導(dǎo)電，但一直很難紡成纖維。