巴克紙

巴克紙是一種特殊的碳納米管薄層，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”。它是用僅有人的頭髮五萬分之一重量的分子製造的。

基本介紹

• 中文名：巴克紙
• 外文名：Buck paper
• 類型：材料
• 屬於：純碳

了解巴克紙

據10月20日報導，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製造材料，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，是用僅有人的頭髮五萬分之一重量的分子製造的，是納米技術優勢的重要體現。

在不久的將來，從飛機到電視，都可以用它製造。

運用巴克紙和其它衍生產品製造產品，這種想法已經有一段時間了。但目前現在生產的巴克紙僅有其理論硬度的幾十分之一，而且生產量小，價格昂貴。佛羅里達州立大學的研究者表示，他們正在開發有關生產技術，並在這方面取得了重要進展，很快就可以把構想變成現實，使巴克紙能夠現在的複合材料相媲美。洛克希德馬丁飛彈與火控公司的首席技術師Les Kramer說；“如果這種材料能夠投入生產，這對於航空工業來說，絕對是一個革命性的、改變行業格局的技術。”洛克希德公司目前也正在資助佛羅里達州立大學研究所的有關研究工作。

巴克紙的特性

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，形成一種複合材料，它要比鋼硬500倍。但巴克紙具有不同於傳統複合材料的特點，它能象矽或銅那樣導電，也能象鋼和黃銅那樣散熱。萊斯大學的科學家Wade Adams說：“對於納米技術行業的人來說，這些特性就象是耶穌的聖杯一樣重要。” 由於巴克紙的獨有特性，它被視為製作既輕巧又節能的產品的理想材料，它可以用於生產飛行器、汽車、更快的計算機、質量更好的電視螢幕等等產品。

巴克紙的研究

巴克紙不是尋常之物，它的誕生跟外太空有不解之緣。1985年，英國科學家Harry Kroto加入萊斯大學的研究團隊，進行碳研究的有關實驗，希望能找出為什麼碳是所有生命基本元素的原因。由於宇宙中所有的碳都來自於恆星，研究隊伍試圖在實驗室中創造出與恆星同樣的環境，尋找恆星是如何生成碳的。所有的實驗都按計畫進行，但出現了一個意外情況。Kroto說：“在實驗中我們發現了一個新的現像，這是完全出乎意料的，這是一個以前從未探索過的領域。”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。對於Kroto而言，它就象巴克明斯特-福勒描述的“大地穹形”。福勒是著名的建築家、發明家和未來學家。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”。發現巴克球意義非常重大，因為這是繼石墨和金剛石之後，世界上所發現的第三種純碳。Kroto和他的同事Robert Curl Jr.、Richard E. Smalley因此獲得了1996年諾貝爾化學獎。與此同時，日本物理學家飯島澄男在亞利桑那大學做實驗時，也獨立發現了一個管狀的變體。後來，Smalley實驗室的研究人員在實驗中，不經意地發現該管狀體在液體懸浮液中散開後能夠黏在一起，在經過一種細篩孔過濾後，就形成了一個薄層――巴克紙。佛羅里達大學高級材料學院主任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，然後你把每個碳管展開，它可以覆蓋三分之二的足球場。” 但科學家們在實驗中發現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：把碳管放到強磁場裡，這樣絕大多數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製造一些缺損，以此提高黏合度。

巴克紙現在只能在實驗室里生產。截至目前，佛羅里達州立大學生產出的巴克紙，已經能達到現在最好複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，我們應該能生產出與IM7一樣硬度的巴克紙，而且重量僅為IM7的35%。”佛羅里達州立大學正在設立一家公司，以便生產商業化的巴克紙。Smalley納米科學技術研究院的主任Adams表示：“這些研究者都說過，如果把巴克紙用來生產飛行器，這將是納米技術的一個里程碑事件。”

但是，根據美國政府的有關規定，任何一種新材料如果要用於製造航空器，必須要經過5年左右的認證期，因此Wang退而求其次，他說希望巴克紙首先能用於飛機上的電磁干擾禁止設備和雷擊保護設備。在飛機飛行過程中，電路甚至會因太陽或北極光等自然現象出現無線電和其它電子設備的故障。Wang表示，使用巴克紙的電磁干擾禁止設備提供的保護比空軍的最高標準還要高4倍。另外，在避免飛行器遭受雷擊的技術中，現在通常使用的傳統複合材料是銅絲網。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，他拿了一個複合材料製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的部分，可以看到火花四濺，但如果電擊的是有巴克紙保護的部分，模型飛機則安然無恙。

科學家們現在迫不及待地要把巴克紙套用到社會生活中。Wang說，近期來看，巴克紙還可能用於製作燃料電池的電極、超級電容器和電池。中期來看，巴克紙還可以用於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，巴克紙要用於生產飛機、汽車和其它各種產品。它甚至還可以用於生產裝甲材料和隱身技術產品。Wang說：“我們的計畫是在未來12個月以內，開始生產巴克紙的商業產品。納米碳管不再僅僅是實驗室的奇蹟了。它們是真的。它們應該在真實世界裡大展身手。”