2005年世界科技发展回顾之材料科学


来源:科技日报

美国在纳米科技领域获得大丰收,研发出世界最小的纳米“汽车”、“Y”状碳纳米管和世界上第一个纳米阀门。还研制出了“身上长有肌肉”的超微型机器人。

张孟军(本报驻美国记者)美国莱斯大学利用单个分子中的微小成分,成功制造出世界最小、能像真车一样滚动运行的纳米“汽车”,整车长度不超过4纳米,只比一个DNA链稍长一点,可进行原子或者分子的运输。

美国纽约伦塞勒工艺研究所和夏威夷大学研制出世界最小刷子,其刷须用弹性极强、比钢强韧30倍、密度只有钢的1/5而分子直径为三百亿分之一米的碳纳米管制成。这种神奇的纳米刷子用途很广,可用来清除纳米灰尘,清刷微细结构,甚至清刷水中污染物质。它在医学上也有奇妙应用前景,可帮助清除人体内的细微有害物质,如血栓和病毒。


美国加利福尼亚大学和克莱姆森大学通过化学气相沉积技术,利用铁-钛粒子使碳纳米管的主干上分出一个枝杈,最终形成尺寸仅为几十纳米的“Y”状碳纳米管。这种特殊形状的碳纳米管可直接用作计算机的晶体管。

美国研究人员制造出了世界上第一个纳米阀门。阀门孔隙直径只有几纳米,可以控制分子的进出,阀门的开关是人工设计的伦烷分子。科学家设想用它向细胞内输送单个药物分子,实现“精确治疗”。

美国得克萨斯农业机械大学开发出一种名为“纳米阱”的探测设备,可探测到单个细菌的离子活动,可用来快速判断细菌种类,有望在医学、农业、环保等领域以及防生物武器袭击方面得到广泛应用,并有望用于对SARS、禽流感等流行病病毒进行大规模监测。

美国宇航局开发出一种可供机器人感觉外界环境并做出反应的覆盖物———“高技术皮肤”。它包含1000多个红外传感器,可感知到物体并将信息传送到机器人的“大脑”。“大脑”对信息进行分析,可在几毫秒之内做出反应。

美国加州大学则将“活的”肌细胞与纳米技术结合起来,首次研制出“身上长有肌肉”、高度不到1毫米的超微型机器人。这些“活的”肌细胞收到信号后,会做出与真的肌肉一样的动作与反应。这是利用生物技术研制自我组装 纳米材料取得的重大突破,可用在一系列微型器械中,甚至可以驱动微型发电机,为电脑芯片提供能量。

有3家美国公司利用几种新技术制成长度达到100米的第二代超导导线。由钇、钡、铜和氧组成的第二代高温超导导线不仅性能优异,而且成本有望大幅降低。

美国密歇根大学将一种能起到“韧带”作用的纤维加入混凝土,制成了重量轻、难断裂、可弯曲的新型材料。其抗裂性比目前修建人行道的材料高500倍,重量减轻大约40%,耐久性则是普通混凝土的两倍。
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