從一堆「粉末」到「72變」

人類是否可能發明一種連接天地的「太空天梯」？這個讓許多科學家們魂牽夢縈的夢想，近期露出了實現的曙光，科學家們找到了最適合做「太空天梯」的材料——具有超強韌性等特點的碳納米管。

馬達飛速轉動，持續不斷地抽出一條會自行生長的黑線，即使是強有力的拉扯也不能讓這根細線斷裂——這是在硅襯底上生長出的碳納米管陣列，也是清華大學教授、中科院院士范守善20餘年來的心血結晶。

「金屬線不能持續拉，而碳納米管可以一次成型，長度和韌性非常好，管內中空，電儲大，同時還有導熱性好、機械性能好等特點，可以取代很多金屬材料。研究到現在20多年，碳納米管還是經常能給我們驚喜。」在日前舉行的福建省第十六次鼓嶺科學會議上，范守善說道。

他在現場用視頻展示了各種碳納米管新材料「作品」——薄如蟬翼的手機觸摸屏、零點幾毫秒級別的瞬時加熱器、形狀各異的超薄揚聲器……引來陣陣驚呼。

「今年是碳納米管發現的25周年。」范守善對與會者強調。雖然碳納米管是在1991年由日本科學家首次發現，但真正打開產業應用的大門，還是始自2002年范守善團隊在世界上率先製備成功超順排碳納米管材料，並將成果發表在英國《自然》雜誌。

這項技術被業內評價為「架起了一個聯繫納米世界和宏觀世界的橋樑」，也打開了一條碳納米管真正應用的道路。10餘年間，從無序的粉末中長出了「72變」的大規模應用，納米產業「新世界」的大門被推開了！

這種能築夢「太空天梯」的新材料到底有多大的產業價值？

2013年，范守善的清華—富士康納米科技研究中心超順排碳納米管陣列產業化項目入駐北京納米科技產業園，先期生產的0.3毫米厚、0.5克重的一塊碳納米管原材料，送到天津的工廠，像抽紙一樣就製成了1600張手機觸摸屏。

這還不是全部，范守善團隊在這裡建成全球首條用原子「鋪設」納米級別「碳絲綢」的生產線，每個月生產的碳納米管薄膜，可以為300萬部手機提供觸摸屏。北京市科委預計其投產後年總產值將在100億元以上，成為國內重要的納米創新高地和產業聚集地。

在簽約儀式上，清華大學博士劉亮曾激動地說：「今天是納米時代『絲綢之路』的開端。」

目前，研究中心已獲得包括中國、美國、日本、歐洲等地在內的超過1800項專利授權，貫通了碳納米管從原創性基礎研究、應用技術開發、產業化技術攻關到大規模生產應用的完整創新鏈。

對於這項「神奇」新材料的未來，范守善還有很多暢想：碳納米管還具有神經細胞引導功能，並且對細胞沒有毒害作用，因此能在未來幫助人類生產人工腎臟——只要用碳納米管製成腎臟形狀，培育的人體細胞可以順著碳納米管自主生長、繁殖，最終形成一個不會讓移植患者排異的腎臟。屆時，這一「輕如煙」的納米材料，將創造出更大的社會財富。

「很多科學家可能一輩子都遇不到一個新材料，我很幸運遇上了。對於未來，我也有信心，還能讓它在應用的道路上越走越遠。」范守善說。

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