美聯(lián)社10月20日報道，一種特殊的碳納米管薄層極可能成為未來廣泛使用的重要制造材料，這種薄層看起來非常像通常的碳纖維紙，人們也把它叫做“巴克紙”。但不要被它可愛的名字和薄薄的外表所欺騙，它實際上是一種革命性的材料，是用僅有人的頭發(fā)五萬分之一重量的分子制造的，是納米技術(shù)優(yōu)勢的重要體現(xiàn)。
　　
　　在不久的將來，從飛機到電視，都可以用它制造。
　　
　　巴克紙具有許多無與倫比的特性。它重量輕，硬度高。與同樣體積的鋼相比，它只有十分之一的重量；如果把巴克紙疊起來壓緊，形成一種復(fù)合材料，它要比鋼硬500倍。但巴克紙具有不同于傳統(tǒng)復(fù)合材料的特點，它能象硅或銅那樣導(dǎo)電，也能象鋼和黃銅那樣散熱。萊斯大學(xué)的科學(xué)家Wade Adams說：“對于納米技術(shù)行業(yè)的人來說，這些特性就象是耶穌的圣杯一樣重要。” 由于巴克紙的獨有特性，它被視為制作既輕巧又節(jié)能的產(chǎn)品的理想材料，它可以用于生產(chǎn)飛行器、汽車、更快的計算機、質(zhì)量更好的電視屏幕等等產(chǎn)品。
　　
　　運用巴克紙和其它衍生產(chǎn)品制造產(chǎn)品，這種想法已經(jīng)有一段時間了。但現(xiàn)在生產(chǎn)的巴克紙僅有其理論硬度的幾十分之一，而且生產(chǎn)量小，價格昂貴。佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究者表示，他們正在開發(fā)有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，并在這方面取得了重要進(jìn)展，很快就可以把設(shè)想變成現(xiàn)實，使巴克紙能夠現(xiàn)在的復(fù)合材料相媲美。洛克希德馬丁導(dǎo)彈與火控公司的首席技術(shù)師Les Kramer說；“如果這種材料能夠投入生產(chǎn)，這對于航空工業(yè)來說，絕對是一個革命性的、改變行業(yè)格局的技術(shù)。”洛克希德公司目前也正在資助佛羅里達(dá)州立大學(xué)研究所的有關(guān)研究工作。
　　
　　巴克紙不是尋常之物，它的誕生跟外太空有不解之緣。1985年，英國科學(xué)家Harry Kroto加入萊斯大學(xué)的研究團(tuán)隊，進(jìn)行碳研究的有關(guān)實驗，希望能找出為什么碳是所有生命基本元素的原因。由于宇宙中所有的碳都來自于恒星，研究隊伍試圖在實驗室中創(chuàng)造出與恒星同樣的環(huán)境，尋找恒星是如何生成碳的。所有的實驗都按計劃進(jìn)行，但出現(xiàn)了一個意外情況。Kroto說：“在實驗中我們發(fā)現(xiàn)了一個新的現(xiàn)像，這是完全出乎意料的，這是一個以前從未探索過的領(lǐng)域。”這個不期而遇的“客人”具有象足球一樣的形體，由一個分子和60個原子組成。對于Kroto而言，它就象巴克明斯特-福勒描述的“大地穹形”。福勒是著名的建筑家、發(fā)明家和未來學(xué)家。這給了Kroto靈感，他把這個新的分子形體命名為巴克明斯特富勒烯，簡稱為“巴克球”。發(fā)現(xiàn)巴克球意義非常重大，因為這是繼石墨和金剛石之后，世界上所發(fā)現(xiàn)的第三種純碳。Kroto和他的同事Robert Curl Jr.、Richard E. Smalley因此獲得了1996年諾貝爾化學(xué)獎。與此同時，日本物理學(xué)家飯島澄男在亞利桑那大學(xué)做實驗時，也獨立發(fā)現(xiàn)了一個管狀的變體。后來，Smalley實驗室的研究人員在實驗中，不經(jīng)意地發(fā)現(xiàn)該管狀體在液體懸浮液中散開后能夠黏在一起，在經(jīng)過一種細(xì)篩孔過濾后，就形成了一個薄層――巴克紙。
　　
　　佛羅里達(dá)大學(xué)高級材料學(xué)院主任Ben Wang說，巴克紙具有驚人的硬度是因為每個納米碳管的表面積非常大。Wang說：“如果你拿了一克的納米碳管，只要一克，然后你把每個碳管展開，它可以覆蓋三分之二的足球場。” 但科學(xué)家們在實驗中發(fā)現(xiàn)了一個影響巴克紙硬度的問題，那就是碳管粘合的角度非常古怪，從而降低了巴克紙的硬度。Wang和他的研究人員找到了一個解決辦法：把碳管放到強磁場里，這樣絕大多數(shù)的碳管就按一個方向排列，因此就提高了黏合的力量。另外還有一個問題是這些碳管極其光滑，很難用環(huán)氧基樹脂把它們黏合在一起。研究人員正在想辦法在碳管的表層制造一些缺損，以此提高黏合度。
　　
　　巴克紙現(xiàn)在只能在實驗室里生產(chǎn)。截至目前，佛羅里達(dá)州立大學(xué)生產(chǎn)出的巴克紙，已經(jīng)能達(dá)到現(xiàn)在最好復(fù)合材料的硬度的一半了，比如說IM7。Wang希望能夠很快彌補這個差距。Wang說：“到明年底，我們應(yīng)該能生產(chǎn)出與IM7一樣硬度的巴克紙，而且重量僅為IM7的35%。”佛羅里達(dá)州立大學(xué)正在設(shè)立一家公司，以便生產(chǎn)商業(yè)化的巴克紙。Smalley納米科學(xué)技術(shù)研究院的主任Adams表示：“這些研究者都說過，如果把巴克紙用來生產(chǎn)飛行器，這將是納米技術(shù)的一個里程碑事件。”
　　
　　但是，根據(jù)美國政府的有關(guān)規(guī)定，任何一種新材料如果要用于制造航空器，必須要經(jīng)過5年左右的認(rèn)證期，因此Wang退而求其次，他說希望巴克紙首先能用于飛機上的電磁干擾屏蔽設(shè)備和雷擊保護(hù)設(shè)備。在飛機飛行過程中，電路甚至?xí)蛱柣虮睒O光等自然現(xiàn)象出現(xiàn)無線電和其它電子設(shè)備的故障。Wang表示，使用巴克紙的電磁干擾屏蔽設(shè)備提供的保護(hù)比空軍的最高標(biāo)準(zhǔn)還要高4倍。另外，在避免飛行器遭受雷擊的技術(shù)中，現(xiàn)在通常使用的傳統(tǒng)復(fù)合材料是銅絲網(wǎng)。但如果使用巴克紙，一則可以減輕飛機重量，二則可以減少燃料使用。Wang舉了個例子，他拿了一個復(fù)合材料制作的模型飛機和一把電擊槍。他用電擊槍電擊模型飛機沒有巴克紙保護(hù)的部分，可以看到火花四濺，但如果電擊的是有巴克紙保護(hù)的部分，模型飛機則安然無恙。
　　
　　科學(xué)家們現(xiàn)在迫不及待地要把巴克紙應(yīng)用到社會生活中。Wang說，近期來看，巴克紙還可能用于制作燃料電池的電極、超級電容器和電池。中期來看，巴克紙還可以用于取代筆記本電腦中散熱的石墨紙，而且會更有效更輕。長期來看，巴克紙要用于生產(chǎn)飛機、汽車和其它各種產(chǎn)品。它甚至還可以用于生產(chǎn)裝甲材料和隱身技術(shù)產(chǎn)品。Wang說：“我們的計劃是在未來12個月以內(nèi)，開始生產(chǎn)巴克紙的商業(yè)產(chǎn)品。納米碳管不再僅僅是實驗室的奇跡了。它們是真的。它們應(yīng)該在真實世界里大展身手。”