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伦敦大本钟将再次发声 英声明“可能报时不准” 碳纳米管:个性十足的神奇材料

2020-2-13

  英国议会18日发布了一条令人兴奋又有些尴尬的消息:8月开始静音维修的“大本钟”将在重要节日再次响起不过可能报时不太准确。

  法新社18日报道在11月11日第一次世界大战停战纪念日、11月12日阵亡将士纪念日以及整个圣诞假期大本钟将恢复钟声。

  从当地时间11月9日9时至12日13时以及12月23日9时至2018年1月1日13时“大本钟”每小时报时一次。

  英国议会在一份声明中表示:“‘伊丽莎白塔’的维修目的是在不中断整个维修计划的前提下让钟声在重要国家活动时响起。”

  议会同时表示在“沉默”11周后“大本钟”报时可能会“有点误差”。

  “大本钟”原指英国议会大厦钟楼“伊丽莎白塔”塔顶的一座钟但被广泛地用于指代钟楼本身。

  这座重达13.7吨的钟为1834年大火后重建的议会大厦特意打造1859年完成组装开始工作。它曾在前首相温斯顿·丘吉尔、玛格丽特·撒切尔夫人葬礼期间暂停报时也曾于1983年与2007年因维修而两度长时间静音。不过过去一百多年的大部分时间里“大本钟”每小时报时一次。

  法新社报道“大本钟”目前朝西北方向倾斜46厘米。

  英国议会今年8月发布的维修方案显示在2021年前除了新年等重要时刻“大本钟”将不再敲响。同月“大本钟”管理员史蒂夫·贾格斯向英国〖每日邮报〗透露“大本钟”将接受清洗并检查是否有裂缝;钟表结构将被逐块拆除4个钟面也要接受清洗与维修。(王逸君)【新华社微特稿】

  近日中国科学技术大学化学与材料学院杜平武教授课题组首次利用纳米管稠环封端“帽子”模板构建出纵向切割的纳米管弯曲片段。这种通过三个弯曲型分子连接两个石墨烯单元的方法可直接得到纳米笼状结构为构建封端锯齿型碳纳米管提供了新思路。相关研究成果发表在最新一期〖德国应用化学〗上。

  无独有偶。几乎在同时以研制出世界上第一颗原子弹而闻名于世的洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员使用功能化碳纳米管生产出首个能在室温下使用通信波长发射单光子的碳纳米管材料。神奇材料碳纳米管为何如此受各国科学家追捧?

  空间结构像“挖空的足球”

  1985年“足球”结构的C60一经发现即吸引了全世界的目光。将“足球”挖空保持表面的五角与六角网格结构再沿着一个方向扩展六角网格并赋予平面网格以碳—碳原子与共价键就形成了具有中空圆柱状结构的碳纳米管。

  碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料。其主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管层与层之间保持固定的差距约0.34纳米直径一般为2—20纳米。

  “可以将碳纳米管联想为头发丝而实际上它的直径只有头发丝的几万分之一即几万根碳纳米管并排起来才与一根头发丝相当。”杜平武教授告诉科技日报记者作为典型的一维纳米结构单层碳原子与多层碳原子网格卷曲而成的单壁与多壁碳纳米管直径通常为0.8—2纳米与5—20纳米目前报道的最细碳纳米管直径可小至0.4纳米。

  杜平武告诉记者碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成因此按照石墨烯片的层数可分为:单壁碳纳米管与多壁碳纳米管。若依其结构特征碳纳米管则可分为扶手椅形纳米管与锯齿形纳米管等几种类型。

  制备方法是挑战

  “通常的碳纳米管制备方法主要有电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。”杜平武告诉记者电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。1991年日本物理学家饭岛澄男就是从电弧放电法生产的碳纤维中首次发现的碳纳米管。“这种方法比较简单但很难得到纯度较高的碳纳米管并且得到的往往都是多层碳纳米管而实际研究中人们往往需要的是单层碳纳米管。”

  “随后科研人员又发展出了化学气相沉积法在一定程度上克服了电弧放电法的缺陷得到的碳纳米管纯度比较高但管径不整齐形状不法则。”杜平武说后续逐步发展起来的固相热解法等均受限于环境与条件。

  “碳纳米管的制备过程与有机合成反应类似其副反应复杂多样很难保证同一炉碳纳米管均为扶手椅形纳米管或锯齿形纳米管。”杜平武说在强酸、超声波作用下碳纳米管可以先断裂为几段再在一定纳米尺度催化剂颗粒作用下增殖延伸而延伸后所得的碳纳米管与模板的卷曲方式相同。

  “假如通过类似于DNA扩增的方式对碳纳米管进行增殖那么只需找到少量的扶手椅形纳米管或锯齿形纳米管便可在短时间内复制、扩增出数量几百万倍于模板数量的、同类型的碳纳米管。”杜平武说这可能会成为制备高纯度碳纳米管的新方式。

  性能及尺寸超越硅基材料

  “碳纳米管具有完美的一维管式结构碳原子以碳—碳共价键结合形成自然界中最强的化学键之一因此轴向具有很高的强度与韧性。此外六角平面蜂窝结构围成的管壁侧面没有悬挂键所以碳纳米管具有稳定的化学特性。”杜平武说碳纳米管优异的性能表现在电学、热学与光学等方面具有超越传统的导电、导热特性等等。

  2013年斯坦福大学科学家制备了由平行排列的单壁碳纳米管为主要元器件的世界上最小“计算机”。近两年碳纳米管电子器件的性能及尺寸又一次次被突破势在超越并最终取代目前商用的硅基器件。

  碳纳米管还可以制成透明导电的薄膜用作触摸屏的替代材料。且原料是甲烷、乙烯、乙炔等碳氢气体不受稀有矿产资源的限制。碳纳米管触摸屏具有柔性、抗干扰、防水、耐敲击与刮擦等特性可以做成曲面已在可穿戴装置、智能家具等领域得到应用。

  碳纳米管还给物理学家提供了研究毛细现象的最细毛细管给化学家提供了进行纳米化学反应的最细试管科学家甚至研制出能称量单个原子的“纳米秤”。“我国在碳纳米管材料的基础研究方面处于领先地位结构均一性的控制方法与理论不断创新控制指标也逐年刷新。”杜平武说。记者 吴长锋

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