記者 蔡姝雯 楊易臻MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

實(shí)習(xí)生 孔梓萱MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

一代新材料，鑄造一代新裝備，強(qiáng)大一代新產(chǎn)業(yè)。尖端新材料碳納米管，被業(yè)界認(rèn)為是目前最接近《三體》小說中“納米飛刃”的原型。碳納米管長什么樣、如何制備出來、目前有哪些應(yīng)用？記者近日來到中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，親密接觸這一神奇的“六邊形戰(zhàn)士”——碳納米管。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

《三體》名場面“古箏行動(dòng)”中，只有頭發(fā)絲1/10粗細(xì)的“納米飛刃”，把“審判日”號(hào)巨輪切割成“面包片”�！凹{米飛刃”在現(xiàn)實(shí)中尚不存在，但比較接近其原型的碳納米管的確有著超高強(qiáng)度特性。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“按照理論來說，碳納米管強(qiáng)度最高可達(dá)200Gpa，這意味著200根比頭發(fā)絲還細(xì)的碳納米管就可以拉起一輛汽車�！敝袊茖W(xué)院蘇州納米所副所長、博士生導(dǎo)師李清文介紹，碳納米管是材料界當(dāng)之無愧的“六邊形戰(zhàn)士”，兼具高分子和金屬的優(yōu)勢。其密度僅為鋼的1/6，但彈性模量是鋼的5倍，抗拉強(qiáng)度是鋼的100倍，常溫下熱導(dǎo)率也遠(yuǎn)超其他金屬材料。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

這種神奇的材料長啥樣？李清文解釋，碳納米管是由單層或多層石墨烯無縫卷曲而成的中空管狀結(jié)構(gòu)，其卷曲角度不同，電學(xué)性質(zhì)也不同，可展現(xiàn)出金屬性和半導(dǎo)體性，因此成為新型電子器件的重要基材。“目前碳納米管可以制備出粉體、纖維、薄膜、泡沫等多種形態(tài)，所面臨的共性難度在于如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均一、連續(xù)、規(guī)模化、低成本制備�！�MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

從肉眼不可見的微觀材料，到實(shí)體化產(chǎn)品，碳納米管走過數(shù)十年道路。李清文告訴記者，多年來，聚焦碳納米管的制備和應(yīng)用，中國科學(xué)院蘇州納米所“兵分兩路”，一隊(duì)研發(fā)碳納米管分離技術(shù)，為集成電路提供材料基礎(chǔ)；另一隊(duì)則負(fù)責(zé)將碳納米管加工成超級(jí)纖維和超輕高導(dǎo)電碳納米管薄膜材料，并開展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

一代代材料發(fā)展背后，是一代代材料人的接力攻堅(jiān)。李清文回憶，“2000年初，碳納米管的合成工藝離工程化還有相當(dāng)一段距離，當(dāng)時(shí)的石墨烯研究熱也‘卷’走一批人，但在前輩們激勵(lì)和帶領(lǐng)下，我們繼續(xù)堅(jiān)守碳納米管領(lǐng)域�！�MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

經(jīng)過10余年努力，團(tuán)隊(duì)突破碳納米管薄膜的連續(xù)批量制備關(guān)鍵技術(shù)，形成低成本、百萬平方米的高性能碳納米管薄膜產(chǎn)業(yè)化能力，自主研制碳納米管氣相連續(xù)成膜核心裝備，形成國際先進(jìn)的薄膜產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。2011年開始，為將碳納米管薄膜推向市場，蘇州捷迪納米科技有限公司應(yīng)運(yùn)而生。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“有同事曾經(jīng)把碳納米管薄膜帶回家，被家人誤以為是黑色塑料袋。”捷迪納米公司董事長梁青拿出一片巴掌大小的黑色薄膜笑道，這小小的一片薄膜包含有超過200億根碳納米管。如今，公司將碳納米管薄膜應(yīng)用于智能穿戴加熱等領(lǐng)域，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，研發(fā)水平全球領(lǐng)先。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

帶電源鍵、智能控溫的保暖背心和防寒服，根據(jù)人體不同部位設(shè)計(jì)溫度區(qū)、與手機(jī)健康數(shù)據(jù)相連的智暖毯、暖宮帶、護(hù)腰帶……在捷迪納米公司，記者看到多款“植入”碳納米管的智能電加熱產(chǎn)品。“碳納米管薄膜超柔韌、超輕薄，被縫制在衣物夾層幾乎‘無感’，作為電熱轉(zhuǎn)換裝置的一部分，再搭配充電寶等外接電源使用，電熱轉(zhuǎn)換效率可達(dá)99.5%。特別之處在于，這些產(chǎn)品都耐水洗�！绷呵嗾f，公司研制出國際領(lǐng)先的耐水洗、長續(xù)時(shí)、高熱效電熱模組，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)僅有的碳納米管薄膜應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品先后榮獲“深圳高交會(huì)優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)”“德國IF設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”等獎(jiǎng)項(xiàng)，成為國內(nèi)外30多家知名品牌首選合作方。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“隨著技術(shù)的突破，我們一年產(chǎn)量達(dá)到數(shù)十萬平方米，成本也接近有機(jī)膜�！崩钋逦恼f，團(tuán)隊(duì)持續(xù)對(duì)碳納米管的制備關(guān)鍵技術(shù)及工藝進(jìn)行優(yōu)化，推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化落地的進(jìn)程，打通碳納米管薄膜從制備、性能調(diào)控到終端產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用的整條產(chǎn)業(yè)鏈。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

碳納米管還有望在智能家居、風(fēng)力發(fā)電、固態(tài)儲(chǔ)氫等領(lǐng)域大展身手。“風(fēng)電葉片一旦遭遇凍雨，將無法正常工作，這是全世界面臨的難題�！绷呵喔嬖V記者，團(tuán)隊(duì)正在嘗試給風(fēng)電葉片“穿上”碳納米管薄膜，助其快速除冰。該項(xiàng)應(yīng)用完成了地面實(shí)驗(yàn)，預(yù)計(jì)今年底上機(jī)實(shí)驗(yàn)。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

作為儲(chǔ)氫新興技術(shù)，固態(tài)儲(chǔ)氫有著儲(chǔ)氫密度高、安全性能好等優(yōu)勢。但是，固態(tài)儲(chǔ)氫的難點(diǎn)在于需要加熱到300℃才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、釋放氫氣。傳統(tǒng)的電熱絲加熱，加熱時(shí)間長、能耗高，經(jīng)濟(jì)性差�！巴ㄟ^碳納米管薄膜加熱后可迅速升溫、在真空中溫度最高可達(dá)2000℃以上，或?qū)砉虘B(tài)儲(chǔ)氫經(jīng)濟(jì)性大幅提升�！绷呵嗾f。MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“新材料是帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革的重要引擎�！崩钋逦谋硎荆沦|(zhì)生產(chǎn)力具有高科技、高效能、高質(zhì)量的特征，能夠帶動(dòng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，其中高效能又著重體現(xiàn)在更節(jié)能、更綠色�！疤技{米管的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化還有很長的路要走，我們希望通過自主研發(fā)的技術(shù)，讓碳納米管走進(jìn)千行百業(yè)、服務(wù)千家萬戶�！�MGT新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)