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这一新技术的发展最终将成为完成太空电梯的

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研究人员在微精细加工领域取得了长足的进步。我们谈的是以纳米为单位的东西,这个单位非常小,以至于我们大多数人甚至可能难以想象它。

艺术家绘制的纳米线结构的空间电梯(VICTORHABBICKVISIONS/GETTYIMAGES)

如果你要尝试可视化纳米尺度,可以想象一下,你的一个细胞中的一根dna链的直径约为2.5纳米,而一张纸的厚度为,纳米。这种微小的结构有什么价值?首先,可以制造出非常坚固但重量轻的纳米材料,并为它们配备其他特性,如导电能力。

好吧,所以也许这听起来还不够让人兴奋。试试这个:现在看来,似乎有可能制造出真正非常细的金刚石线,其强度足以支撑起一部一直延伸到太空的巨型电梯。

宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现了如何生产超薄金刚石纳米线的技术,金刚石纳米线可能会成为有史以来最强大的人造材料。

该团队制作了一条细长的碳原子链,其排列方式与金刚石结构的基本单元相同--六个碳原子的Z字形“环己烷”环结合在一起,其中每个碳被其他碳包围,组成了一个四面体的形状。如果这听起来过于复杂,可以想象纳米线是由最小的金刚石串成的项链--这个纳米线是极其坚硬和坚固的东西。

图片说明:被开采出来的天然金刚石晶体

该研究的作者之一,宾夕法尼亚州立大学化学教授约翰巴丁(JohnBadding)说:“即使它不是最强的,那么它也可能是目前已知的最强的材料之一。”

巴丁表示,如果研究人员可以创造出一种没有任何缺陷的完美金刚石纳米线,那么它便可以达到或超过sp2碳纳米管的强度,这种碳纳米管是通过将纳米纤维板卷成管而形成的,到目前为止,这是最强的人造材料。

碳纳米管的艺术图(SCIENCEPHOTOLIBRARY/PASIEKA/GETTYIMAGES)

当然,如果你试图向人们展示某种东西有多强大,举一个例子即可。(你懂得,就像旧的“疯狂胶水”所展示的那个戴安全帽的人,他把自己粘在钢梁上,然后从钢梁上垂下来。)

穿越大气层

在被追问时,巴丁想到了使用金刚石纳米管建造太空电梯的想法--在这个概念中,一端连接到地球的电缆和另一端连接地球的静止卫星将允许人类、设备和其他货物上升到太空。这一想法最早是俄罗斯太空科学家康斯坦丁齐奥尔科夫斯基早在年提出的,并由科幻小说作家阿瑟克拉克在年的小说《天堂之泉》中推广。

太空电梯可能会使往返太空的旅行比现在便宜得多、安全得多、轻松的多。但据估计,建造这样一个建筑的成本高达1,亿美元。而且你需要用足够坚固的东西来承受这样的结构所承受的巨大力量。

商业开发

虽然巴丁强调金刚石纳米线的发展还处于非常早期的阶段,但一家加拿大公司似乎对这种新材料非常感兴趣,它最近授予了美国一项12.4英里高的太空电梯设计专利,

托特科技首席技术官布兰登奎因通过电子邮件表示:“如果在商业生产中,螺纹的强度明显高于凯芙拉合成纤维,那么我们可能会达到更高的高度。”

奎因说:“金刚石纳米管可以用来加固所提出的空间电梯结构的气动元件。不过,我们将大量需要它们,我们的提出的结构大小与在世界各地运送石油时超级油轮的体积大小相似。。”

这是很有趣的

巴丁说:“通过改变金刚石纳米线的化学成分,也许有可能使更惊人的材料。例如,它们可能有有趣的导电性。”

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.science-PATRICKJ.KIGER

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