近日，據香港知名國際媒體【南華早報】訊息稱，中國科學家研發出具有接近銅電導性的超強碳納米管纖維，可能未來用於航天等高科技領域。
觀察人士指出，在最近的一項研究中，中國科學家宣布他們成功制造了一種具有超高電導性的碳納米管纖維，其電導性接近銅的 86%，這在同類材料中創下了記錄。中國在這一領域已經取得了顯著的領先優勢，特別是在生產工藝和套用開發方面展現了強大的創新能力。
超導碳納米管：將改變未來的中國黑科技
碳納米管是一種由碳原子組成的圓柱形分子，其直徑僅有1納米，相比之下，一根人類頭發的直徑約為10萬納米。碳納米管不僅輕質，而且其強度是同等大小鋼材的100倍。
這些特性使得碳納米管成為未來高效能材料的理想選擇。
然而，將數以萬計的碳納米管粘合在一起，形成可見且可用的纖維一直是一個巨大的挑戰。研究人員花費了超過二十年的時間才解決這一問題。
來自中國科學院遼寧省沈陽國家材料科學實驗室的科學家團隊，透過改進「幹噴濕紡」這種常見的纖維成型方法，成功保留了碳納米管的最大效能。
該團隊由劉暢和侯鵬翔兩位研究員領導，他們的研究成果已經發表在【先進功能材料】期刊上。
這些纖維具有創紀錄的高電導率，達到銅電導率的86%。此外，這些纖維還表現出其他理想特性，如1.65 GPa的抗拉強度，在相同方法制成的纖維中屬於最高水平。
研究人員的測試表明，這些纖維在超過5000次彎曲迴圈後仍能保持其完整性和電導率。
武漢大學工程力學系副教授高恩來指出，碳纖維是高效能材料的基準，廣泛套用於高科技領域，如航空航天。例如，許多空客和波音飛機的模組都是由碳纖維增強復合材料制成的。高恩來認為，碳納米管將遠遠優於目前使用的碳纖維，解鎖許多廣泛套用的潛力，如能源儲存和太空電梯。
自1991年發現以來，碳納米管一直被譽為21世紀最具創新性的材料之一。過去二十多年來，研究人員一直致力於最佳化其制造工藝。中國在這一領域無論在學術研究還是工藝最佳化方面都處於領先地位。
沈陽團隊設計並建造了一種新器材，能夠將碳納米管排列在特定位置，使其更為緊湊。高恩來指出，如果單個碳納米管未正確排列並組裝，整個纖維的效能會受到影響。
今年六月，高恩來和他的合作者，包括北京大學的專家張進，在【科學】期刊上發表了一篇論文，介紹了他們如何制造出動態強度高達14 GPa的碳納米管纖維，這比任何已知的纖維材料都要強。
然而，高恩來指出，將這些實驗室的突破轉化為經濟可行且具有競爭力的商業產品，仍然是一個全球性的難題。他的團隊正在努力擴大其超強纖維的生產規模。
去年11月，來自美國、歐洲和亞洲多所大學的國際研究團隊獲得了超過400萬美元的資助，以推進碳納米管合成的理解，並探索其在更可持續的工業材料生產中的潛力。
德克薩斯州萊斯大學教授、國際研究團隊成員馬特奧·帕斯誇裏表示，「我們已經知道如何制造具有正確內容的這些材料；現在我們需要理解如何高效且可持續地制造它們，這需要對底層工藝的全新理解。」
碳納米管的突破不僅意味著材料科學的進步，也為中國在全球科技競爭中贏得了新的優勢。隨著技術的不斷完善和生產規模的擴大，碳納米管有望在未來幾年內成為主流材料，套用於航空航天、能源儲存、建築等眾多領域。
這些進展不僅展示了中國科學家的創新能力，也預示著未來中國在全球高科技產業中的重要地位。碳納米管這一黑科技，必將推動更多領域的發展，助力中國在科技前沿繼續領跑世界。
碳納米管的廣泛套用與未來前景
碳納米管的出現將徹底改變航空航天領域。現有的航空材料，如鋁合金和傳統碳纖維，在強度和重量比上已經相對成熟，但碳納米管材料的出現，將使飛機和航天器的重量進一步減輕，強度大幅提高。
減輕重量意味著燃料效率的顯著提高和載重能力的增加，從而降低營運成本，增加商業競爭力。
碳納米管材料的高電導率還可以改進機載電子器材的效能，提升傳輸效率，減少能量損耗。未來的飛機和航天器可能不僅更輕更強，還將具備更高的能源利用效率，為長時間太空任務提供更可靠的技術保障。
碳納米管在能源儲存領域同樣具有巨大的潛力。高電導率和高強度使其成為制造高效電池和超級電容器的理想材料。這些新型能源儲存器材不僅可以大幅提升儲能能力，還能實作快速充放電，大大延長使用壽命。
特別是在新能源汽車領域，碳納米管材料的套用可以有效解決當前電池續航能力不足、充電速度慢的問題，推動新能源汽車的普及。未來，我們或許能看到搭載碳納米管電池的汽車充電僅需幾分鐘，卻能行駛數百公裏。
碳納米管的超高強度和輕質特性也將在建築與基礎設施領域帶來革命性變化。使用碳納米管材料可以建造更高、更強的建築物，同時減少材料的使用量，降低建築成本。碳納米管材料還具有優異的抗腐蝕效能，使建築物的耐用性和安全性大大提高。
此外，碳納米管材料在橋梁、隧道等基礎設施建設中也具有廣泛套用前景。它們可以使這些關鍵結構更加堅固，延長使用壽命，減少維護成本，提升整體安全性和可靠性。
碳納米管的套用不僅限於效能提升，還具有重要的環保意義。傳統材料的生產和使用過程中會產生大量的廢棄物和汙染，而碳納米管材料的制造和套用相對環保。透過最佳化生產工藝，可以實作低能耗、低排放的綠色制造過程。
此外，碳納米管材料的高效能和長壽命特性，減少了資源的消耗和浪費，推動了可持續發展的行程。未來，隨著技術的不斷進步和套用的廣泛推廣，碳納米管將成為綠色環保材料的重要組成部份，為保護地球環境做出貢獻。
碳納米管技術的突破，展示了中國在材料科學領域的領先地位。隨著技術的不斷發展和生產能力的提升，中國在全球高科技產業中的地位將更加穩固。
中國科學家在碳納米管研究中的不斷創新，不僅推動了國內相關產業的發展，還吸引了全球科技界的關註。未來，隨著國際合作的深入，中國將繼續在這一領域發揮重要作用，成為全球科技創新的重要引擎。
稍作小結
碳納米管的突破性進展，預示著材料科學和工程技術的新時代即將到來。
從航空航天到能源儲存，從建築基礎設施到環保技術，碳納米管將廣泛套用於各個領域，改變我們的生活方式。
中國科學家的創新和努力，為這一領域的發展奠定了堅實基礎，也為全球科技進步貢獻了力量。
未來，隨著碳納米管技術的進一步成熟和普及，我們將見證更多令人矚目的創新成果。
這一黑科技，不僅代表了中國的科技實力，也展現了未來科技發展的無限可能。
