自(zi)從(cong)1991年碳(tan)納(na)(na)米管被正式報道以來，全世界的(de)研究(jiu)者為提高長其(qi)度進行了(le)大量艱(jian)辛(xin)的(de)探索(suo)。然而一直(zhi)到2009年，碳(tan)納(na)(na)米管的(de)最大長度只有(you)18.5厘米，限制(zhi)了(le)碳(tan)納(na)(na)米管的(de)實(shi)際應用。

    近(jin)日，清華(hua)大學成功制備出單(dan)根長(chang)度半米以上的碳納(na)米管，這是目(mu)前世界最長(chang)的單(dan)根碳納(na)米管。

    該研究由(you)化(hua)工系教(jiao)授魏(wei)飛與清華大學微納米(mi)力學中心副研究員張瑩(ying)瑩(ying)合作帶領的團隊完成。魏(wei)飛表示，他們的目標是制備(bei)出千米(mi)級以(yi)上長度的碳納米(mi)管，為太(tai)空“天梯”的制造帶來一線曙光。

    魏飛團隊發現，超長(chang)碳(tan)納米管(guan)在本質(zhi)上可(ke)(ke)以當作一(yi)(yi)種一(yi)(yi)維(wei)線(xian)型高(gao)分子，要想提高(gao)碳(tan)納米管(guan)的(de)長(chang)度(du)，唯一(yi)(yi)的(de)途(tu)徑就是盡可(ke)(ke)能地提高(gao)其催化劑(ji)活化概率。

    該(gai)團隊充分發(fa)揮材料制(zhi)備(bei)(bei)和化(hua)工(gong)技術學(xue)科交叉的(de)優勢，在設(she)備(bei)(bei)、工(gong)藝方面進(jin)行大量改進(jin)和創新，首次將生長每(mei)毫米(mi)長度碳納米(mi)管的(de)催(cui)化(hua)劑活(huo)化(hua)概率提高到99.5％以上，最終成功制(zhi)備(bei)(bei)出單根長度超過半米(mi)的(de)碳納米(mi)管。

    碳納米管有(you)著極(ji)高的(de)(de)拉伸(shen)(shen)強度(du)、楊氏模量(liang)和斷裂(lie)伸(shen)(shen)長率。例(li)如，單位質(zhi)量(liang)碳納米管的(de)(de)拉伸(shen)(shen)強度(du)是鋼(gang)鐵的(de)(de)276倍(bei)(bei)，遠超(chao)其他材料。由(you)于碳納米管自身質(zhi)量(liang)極(ji)小，卻(que)擁有(you)高出鋼(gang)鐵數百倍(bei)(bei)的(de)(de)拉伸(shen)(shen)強度(du)，被認為(wei)是制(zhi)造(zao)太空“天梯”的(de)(de)理想材料。

    《科學美國(guo)(guo)人(ren)》雜志曾提出一種誘人(ren)的(de)(de)(de)夢想：利用碳納米管制作太(tai)(tai)空“天梯”，可以(yi)使人(ren)類沿著“天梯”直(zhi)接從地球(qiu)通往太(tai)(tai)空。英國(guo)(guo)的(de)(de)(de)一項(xiang)測算(suan)顯示(shi)，用太(tai)(tai)空升降艙運送(song)一個(ge)人(ren)和行李的(de)(de)(de)費用僅(jin)相(xiang)當于用航天飛(fei)機運送(song)費用的(de)(de)(de)0.25%。同時，太(tai)(tai)空升降艙上天不需要攜帶大(da)量燃(ran)料，預計所耗能量不過為(wei)宇宙飛(fei)船發(fa)射的(de)(de)(de)1%。2005年3月23日，美國(guo)(guo)宇航局正式宣布太(tai)(tai)空“天梯”已成為(wei)世紀挑(tiao)戰的(de)(de)(de)首選項(xiang)目(mu)。

    然(ran)而(er)，實(shi)現(xian)太空“天梯”夢想的(de)(de)前提是批量(liang)制備出單根長(chang)度(du)在米(mi)級(ji)甚至千米(mi)級(ji)以(yi)上的(de)(de)碳納(na)米(mi)管(guan)。自(zi)從1991年碳納(na)米(mi)管(guan)被(bei)正式報道以(yi)來，全(quan)世界(jie)的(de)(de)研究者為提高(gao)長(chang)其度(du)進行了大(da)量(liang)艱辛的(de)(de)探索。然(ran)而(er)一直到2009年，碳納(na)米(mi)管(guan)的(de)(de)最大(da)長(chang)度(du)只有(you)18.5厘米(mi)，限制了碳納(na)米(mi)管(guan)的(de)(de)實(shi)際應用。