碳纳米管太弱而无法将太空升降机从地面上移开

 作者:别溻嗄     |      日期:2017-11-02 01:10:04
安德烈普罗霍罗夫/盖蒂雅各布阿隆因缺乏原子,太空升降机失败了碳纳米管(CNTs)因其未来的奇迹材料而闻名,这种材料可以实现从赛车到计算机组件的超强但轻便的应用但现在似乎只有一个不合适的原子足以将其力量削减一半以上这意味着CNT光纤的一个更古怪的应用 - 科幻太空电梯 - 可能永远不会发生管子的强度是它们原子结构的结果,墙壁只有一层碳原子锁在六边形网格中理论研究表明,单个CNT可以具有100千兆帕斯卡(GPa)的拉伸强度,使其成为最强的材料之一,但是将多个纳米管旋转成实用的大规模纤维的努力只产生了强度为1 GPa的绳索 为了找出原因,香港理工大学的冯鼎和他的同事用单个原子模拟了CNT,将两个六边形变成五边形和七边形,并在管中产生扭结他们发现这个简单的变化足以将CNT的理想强度降低到40 GPa,当它们增加未对准原子的数量时效果更加严重该团队的模拟表明,扭结是管内的一个弱点,容易破坏通常强烈的碳 - 碳键一旦发生这种情况,相邻六边形中的键也会断裂,拉开整个管子对CNT一起纺成纤维的影响是相似的 - 一旦CNT断裂,其他CNT上的应变增加,依次压裂它们结果表明,只有一个放错位置的原子足以削弱整个CNT纤维,而且由于纳米管制造工艺目前存在缺陷,因此您的光纤中不可避免地会出现一个坏管 “只有质量极高的碳纳米管才能保持理想的强度,”丁说 “大多数大规模生产的碳纳米管都是高度缺陷的,高质量的碳纳米管很难大量生产”对于那些想要建造太空电梯的人来说,这是一个坏消息,地球和轨道卫星之间的电缆很容易进入太空估计表明这种电缆需要50 GPa的拉伸强度,因此CNT是一种很有前途的解决方案,但Ding的研究表明它们不起作用 “除非能够实现CNT合成的重大突破,否则使用碳纳米管构建太空电梯将极具挑战性,”他说期刊参考:ACS Nano DOI:10.1021 / acsnano.6b03231关于这些主题的更多信息: