小身材大功用，比头发还细一千倍的碳纳米管可用于生产人造肌肉

2017-04-26 谈喆深圳湾

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碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，1991 年被日本电子公司（NEC）的饭岛博士发现并命名。此后随着其特性进一步被认知与开发，碳纳米管也逐渐在各个领域显示出强大的能量。

尽管单个纳米管的直径比头发还要细一千倍，但其高强韧性及比铜更强的导电性使得其能应用在很多领域。经由碳纳米管编制成的纳米材料能应用于微机电系统、电极、电缆、人造肌肉、智能皮肤等各种多功能复合材料。

由于非常细小，使得用碳纳米管来构建宏观材料十分困难。不过最近美国的伊利诺伊大学香槟分校的研究人员突破了这一难题，成功合成了碳纳米管纺织品，它具有高导电性及 50 倍于铜薄膜的韧性。

结构碳纳米管（CNT）纺织品在扫描电子显微镜下的图像。彩色原理图显示了自编织碳纳米管的结构，插图显示了由于毛细管接合而导致的不同贴片之间碳纳米管的相互扩散。

根据伊利诺伊大学研究人员的介绍，在编制碳纳米管的过程中，借鉴了许多自然界中的坚韧天然材料，譬如骨头、珍珠母、玻璃海绵、竹子等的交错结构，甚至还借鉴了古埃及亚麻织物的拼接工艺，才最终实现利用自驱动毛细血管力将碳纳米管裹在一起。

柔性电子器件经受反复的弯曲和拉伸，可能会导致各种机械故障。这种新型碳纳米管纺织品可以用于智能纺织品，智能皮肤和各种柔性电子产品中。它们具有极高的韧性，可以代替薄金属薄膜，极大提升器件的可靠性。

利用碳纳米管制造的纤维强度比人类肌肉强 30 倍

尽管目前碳纳米管材料离真正量产还有很远的距离，但经过努力，科学家们成功克服了不少棘手问题，使得其在很多领域的应用潜力值得期待。

下面是深圳湾小编梳理的三个碳纳米管技术具有可观应用前景的三个领域：

去年，IBM 公布了其研究团队在碳纳米管领域的最新研究进展，认为他们利用碳纳米管制造的微型芯片的运行速度能得到大幅提升，能达到现有硅芯片产品的 6-10 倍。在未来，这一成果的应用也将使得曲面电脑、可注射芯片等想法变成现实。

谷歌工程总监 Ray Kurzweil 近日发表言论预言纳米机器人将在 2030 年开始在人体内流动，在未来技术与生物体的融合或许会赋予人类新的认知方式，而不是意味着人类的终结。

深圳湾（公众号 ID：shenzhenware）也曾经报道过一种可由 DNA 控制移动的微型纳米机器人，不过该款机器人生物化学特性比较强。运用碳纳米管制作的纳米机器人能担当人类与微观世界的桥梁，在运输药物、无创手术、监测细胞及表面蛋白、切除癌变细胞等医疗领域具有可观的前景。

曾有科研团队试图用碳纳米材料来仿生壁虎脚，来打造强吸附力「蜘蛛人」。来自斯坦福大学的研究团队则利用碳纳米管制成的压力传感器和有机印刷电路，植入机器人外表的仿生皮肤，以模拟人体的触觉。（本文作者：Jes @深圳湾）■

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