淮北机械设备网

当前位置: 首页 >> 机床设备

纳米技术助力太空电梯成为可能

2021年10月10日 淮北机械设备网

今天一些最伟大的科学创新正在极小的尺度上发生着。纳米技术(1纳米等于1米的10亿分之一)描述的是一些从分子甚至原子尺度上能够完成复杂任务的技术。具体来说,纳米管就是直径1纳米的管状结构,这比人类头发直径还要小大约10万倍。

近日,在Future Con大会上,马里兰大学工程学院的Lourdes Salamanca-Riba表示,纳米技术或许还能帮助人们实现至少在19世纪晚期就出现的工程幻想——建造一座从地球通往太空的电梯。

Lourdes Salamanca-Riba说,有一类太空电梯的设想是,一条长线缆的一端在赤道上,另一端则连接在地球大气层之外地球静止轨道的飘浮“基地”上。据估计,这条缆线的长度将需要达到约66000公里,因此必须由极其强韧和轻盈的材料制成,否则就会因为自身重量而倒塌。

碳纳米管是用碳原子制成的管状纳米结构,具有极高的强度,厚度则只有1个原子层,看起来是非常理想的缆线制作材料。Salamanca-Riba表示,通过天空电梯连接浮动的太空站,将使宇航员前往月球或其他太空区域的难度显著降低。而且,虽然太空电梯的造价十分高昂,但一旦就位,就将显著降低向地球轨道运输物资的成本——从每千克数千美元降低到每千克几百美元。

不过,想要生产数千公里用于固定太空电梯的碳纳米管,还需要很长一段时间。Salamanca-Riba指出,目前研究人员只能制作出数厘米长的碳纳米管。

纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。

它是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。

当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料,制作出生物材料和仿生材料。

目前来说,中国在纳米领域的科学发现和产业化研究有一定的优势。现代同美、日、德等国位于国际第一梯队的前列。虽然现代中国己经建立了一定数量的纳米材料生产基地,纳米技术的开发应用也已经兴起,并初步实现了产业化。纳米要实现大规模、低成本的产业化生产,还有许多的工作要做,只有依赖大量的资金和高科技投人才能换取高额的利润回报。

科技水平的不断进步,尤其是在电子行业这一朝阳产业,纳米技术得到了很大的发展,主要是集中在电子复合薄膜,利用超微粒子来改善膜材的电性、磁性和磁光特性,此外还有磁记录、纳米敏感材料等。随着人们生活水平的日益提高,及人们对环保的重视程度不断加强。空气质量与工业废水处理已成为城市的一个生活生存质量标志。纳米材料由于其特有的表面吸附特性, 使其在净化空气与工业废水处理方面有着很大的发展前景。

纳米材料是80年代中期发展起来的新型材料,它比负氧离子先进50年。由于纳米微粒(1-100nm)的独特结构状态,使其产生了小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等,从而使纳米材料表现出光、电、热、磁、吸收、反射、吸附、催化以及生物活性等特殊功能。纳米材料具有许多独特功能,而且用量少,但却赋予材料意想不到的高性能,附加值甚高。纳米复合高分子材料、纳米抗菌、保鲜、除臭材料等等,由于纳米材料的尺寸小,比血液中的红血球小一千多倍,比细菌小几十倍,气体通过其扩散的速度比常规材料快几千倍。纳米颗粒与生物细胞膜的化物作用很强,极易进入细胞内。

国家纳米技术与工程研究院是国家级的纳米科研机构,拥有CNAS、CMA、CAL资质,具备400多台高精尖的检测仪器与设备,以博士、硕士以及外聘专家的强大科研人员队伍。在光纤生物传感、染料敏化电池、难溶产品增溶、精密分级技术等方向取得了重大突破。

视频处理

视觉传感器

AI边缘智能盒

智慧交平台