碳奈米管研究成果——“雛菊”之後,又有“人工毛髮”  

    位於美國紐約州的倫斯勒工業大學(RPI,Rensselar Polytechnic Institute)材料科學工學專業教授P.M. Ajayan(圖1、參考1)的研究小組在進入2002年之後,相繼發表了一系列有關碳奈米管的研究成果。其中具有代表性的例子是本站2002年4月5日報道的“雛菊”,在此之後,研究人員又公佈了以下2項新成果。

    (a)長度為20cm的、象頭髮一樣的碳奈米管

    (b)相機閃光燈的照射可以使碳奈米管瞬間燃燒,變為奈米突(Nanohorn)的現象

    這些成果並不僅僅是看起來有獨特之處,而且已經納入了具體的産業應用視野,比如:“雛菊”用於LSI佈線、“人工毛髮”用於電線、“瞬間燃燒”用於標記及感測器等。

    “人工毛髮”是以n-己烷(石臘碳化氫的一種)為原料,使用催化劑經熱分解法製成的單層碳奈米管的聚合體。到目前為止合成的毛髮最長約為20cm,直徑約為0.3~0.5mm。目前,研究人員正在測定其電阻及拉伸強度等,並進行改進以期將其用於電線等材料領域。

    另一方面,“瞬間燃燒”現象是在用相機給單層碳奈米管拍照時偶然發現的。研究人員在用非常普通的相機拍攝碳奈米管的宏觀照片時,發現了閃光燈的照射可以使碳奈米管發生燃燒。當時照相機距碳奈米管的距離為幾cm。後來研究人員又使用多層碳奈米管、石墨、煤煙子、C60進行了相同的實驗,卻沒有發生燃燒現象。

    研究人員在通過透射電子顯微鏡(TEM)觀測燃燒前及燃燒後的樣品時又發現了新的成果。那就是碳奈米管在燃燒之後變成了碳奈米突。説到碳奈米突,NEC正在研究將其作為燃料電池的電極材料。

    Ajayan除了研究如何利用偶然得出的奈米突材料本身之外,還打算將受到光會發生燃料的現象應用於遙控操作點火。Ajayan研究小組的客座研究員魏炳清(音)向本刊記者介紹説:“雖然碳奈米管只能在幾cm之內受到閃光燈照射時才會燃燒,比如當接近碳奈米管的光纖從遠處傳來光時,碳奈米管就會發生燃燒現象。這也許可以産生獨特的應用”。

    大約10年前,Ajayan曾在位於茨城縣築波市的NEC基礎研究所待了3年,從事碳奈米管的研究。Ajayan在“瞬間燃燒”方面的合作研究者--法國路易斯巴斯德大學(University Louis Pasteur)的T.W. Ebbesen當時也在該研究所。因此,目前Ajayan等人仍在繼續推進與NEC等日本企業的共同研究,此外他們還參加了受日本經濟産業省委託而進行的NEDO研究計劃。

    美國NSF(美國科學基金會)于2001年在國內的6所大學(倫斯勒工業大學、哈佛大學、哥倫比亞大學、Cornellc大學、西北大學、Rice大學)設立了奈米科學技術中心(Nanoscale Science and Engineering Center)。倫斯勒工業大學與該中心每年可以從NSF獲得150萬美元的研究經費,此外,還可以得到該大學提供的40萬美元、紐約州提供的50萬美元、民間企業提供的50萬美元的研究經費。基此推動5個奈米技術項目。

    科技之光 2002-6-3


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