2008-10-22

從飛機到電視 輕薄硬巴克紙搞定

Future planes, cars may be made of 'buckypaper'
http://www.physorg.com/news143462841.html

【聯合晚報╱編譯范振光/美聯社佛羅里達州塔拉荷西二十日電】 2008.10.21

美國佛羅里達州立大學科學家研究巴克紙 (buckypaper)已有長足進展,這種以奈米碳管製作的紙重量輕但強度高,未來從飛機到電視,各種器具的製造將出現革命性變化。

巴克紙和同體積的鋼相比,重量只有十分之一,但如果疊起來壓成複合材料,卻比鋼硬500倍。此外,它像銅或矽具有良好導電性,又能像鐵或黃銅迅速散熱。

1985年,英國科學家柯洛托加入美國萊斯大學的研究團隊,嘗試在實驗室室製造出和恒星相同的環境。恆星是宇宙中所有碳的來源,科學家想知道恆星如何生成碳。上述科學家無意中發現一種由60個碳原子組成的球形分子,簡稱為巴克球(buckyball)。

巴克球是石墨和鑽石之外,人類所發現的第三種純碳。柯洛托和研究同仁柯爾、史莫利因此榮獲1996年諾貝爾化學獎。

另一方面,日本裔物理學家飯島澄男在亞利桑納州立大學的研究中,研發出管狀版的巴克球。史莫利後來發現,這些碳管加到懸浮液中後能黏在一起,以極細的篩網過濾後,就形成超薄的巴克紙。

佛羅里達州大高性能材料研究所主任王本 (Ben Wang,譯音)表示,巴克紙強度驚人,是因為每個奈米碳管的表面積非常大。他說,只要取一公克的奈米碳管,然後把所有奈米碳管攤開,就可以覆蓋三分之二個足球場。

然而,奈米碳管結合的角度不一致,因而降低巴克紙的強度。不過,把碳管放到電磁場中,大多數碳管會按同一方向排列,提高結合後的強度。另外,碳管表面極為光滑,不易用環氧樹脂把它們黏合在一起。研究人員設法在碳管表面製造一些缺陷,使它們結合更緊密。

佛羅里達州大研究人員目前製作的巴克紙,硬度已能達到現有最佳複合材料IM7的一半,王本希望很快能縮小差距。巴克紙的重量比IM7輕35%。

雖然巴克紙目前只能在實驗室中製作,佛羅里達州大已準備成立公司進行商業化生產。

王本表示,巴克紙第一個商業用途可能是當作飛機的電磁和雷擊防護層。他用電擊槍拿模型飛機示範,模型飛機遭電擊會冒火花,但有巴克紙保護的部分,可見到電流穿過不造成傷害。

其他近期可能的用途包括當作燃料電池、電容器的電極,或是用在筆記型電腦提高散熱效果,長程目標則是用來製造飛機、汽車本體。美國軍方也在評估,能否把它用來當作裝甲和隱形技術。

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