中国科学家突破碳纳米管技术瓶颈，引领新能源革命
中国科学家突破碳纳米管技术瓶颈，引领新能源革命
近日，中国科学家在碳纳米管领域再次取得重大突破。据香港《南华早报》报道，由刘畅和侯鹏翔两位研究员领导的团队，通过改进“干喷湿纺”方法，成功制备出电导率接近铜86%的碳纳米管纤维。这一突破不仅刷新了同类材料的纪录，更为碳纳米管在多个领域的广泛应用开辟了新途径。
碳纳米管是一种由碳原子组成的圆柱形分子，其直径仅有1纳米，是人类头发直径的十万分之一。这种神奇的材料自1991年被发现以来，就因其卓越的性能被誉为“21世纪最具创新性的材料之一”。
碳纳米管具有令人惊叹的物理特性：
- 强度是同等大小钢材的100倍，但重量仅为钢材的1/6
- 电导率高达108 S•m-1，是铜金属的一万倍
- 常温下热导率通常在3000 W•(m•K)-1以上，远超其他金属材料
- 具有良好的柔韧性、化学稳定性和储氢能力
然而，将数以万计的碳纳米管粘合在一起，形成可见且可用的纤维一直是一个巨大的挑战。研究人员花费了超过二十年的时间才解决这一问题。
此次中国科学家的突破性进展，正是通过改进“干喷湿纺”这一常见纤维成型方法，成功保留了碳纳米管的最大性能。制备出的纤维不仅具有创纪录的高电导率，还表现出1.65 GPa的抗拉强度，在相同方法制成的纤维中属于最高水平。
这一突破在航空航天领域展现出巨大的应用潜力。武汉大学工程力学系副教授高恩来指出，碳纤维是高性能材料的基准，广泛应用于高科技领域，如航空航天。例如，许多空客和波音飞机的模块都是由碳纤维增强复合材料制成的。高恩来认为，碳纳米管将远远优于目前使用的碳纤维，解锁许多广泛应用的潜力，如能源存储和太空电梯。
在能源存储领域，碳纳米管的高电导率和高强度使其成为制造高效电池和超级电容器的理想材料。这些新型能源存储设备不仅可以大幅提升储能能力，还能实现快速充放电，大大延长使用寿命。特别是在新能源汽车领域，碳纳米管材料的应用可以有效解决当前电池续航能力不足、充电速度慢的问题，推动新能源汽车的普及。
然而，将这些实验室的突破转化为经济可行且具有竞争力的商业产品，仍然是一个全球性的难题。虽然中国在这一领域已经取得了显著的领先优势，特别是在生产工艺和应用开发方面展现了强大的创新能力，但如何实现大规模生产、降低成本，仍是未来需要攻克的重要课题。
随着技术的不断发展和生产能力的提升，碳纳米管有望在未来几年内成为主流材料，应用于航空航天、能源存储、建筑等众多领域。这一突破不仅展示了中国科学家的创新能力，也预示着未来中国在全球高科技产业中的重要地位。碳纳米管这一黑科技，必将推动更多领域的发展，助力中国在科技前沿继续领跑世界。