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加州大學工程系學生Yanbo Fang在納米實驗室使用定制紡紗機將碳納米管纖維卷成細線，使這成為可能的是碳納米管的獨特性質：大表面區域，堅固，導電并且耐熱。
加州大學工程與應用科學學院和空軍研究實驗室達成了為期五年的協議，以開展可以增強軍事技術應用的研究。
加州大學教授Vesselin Shanov與納米實驗室的合作伙伴兼教授Mark Schulz共同利用他們在電氣，化學和機械工程方面的專業知識來制造可以為電子設備供電的“智能”材料。
“主要挑戰在于將這些特性轉化為它們的強度，導電性和耐熱性，”Shanov說。
Schulz表示，碳制造業正處于復興時期。碳納米管將取代汽車和飛機中的銅線，以減輕重量并提高燃油效率。碳能過濾水，通過新生物識別傳感器讓我們了解更多關于我們的生命和身體的特征。
碳將取代聚酯和其他合成纖維。由于碳納米管是地球上最黑的物體，吸收99.9％的可見光，你可能會說碳是新黑色。
“過去，金屬主導著制造業，” Schulz說。 “但我認為碳會在很多應用中取代金屬。
“將會出現一個全新的碳時代革命，” Schulz說
加州大學研究生Mark Haase展示了碳納米管光纖的導電性。
加州大學的納米實驗室有30名研究生和本科生在工作。
其中之一，加州大學研究助理Sathya Narayan Kanakaraj共同撰寫了一項研究報告，研究如何提高干法紡制碳納米管纖維的拉伸強度。 他的研究結果于6月發表在Materials Research Success雜志上。
“這促使我們分組工作并專業化。這些與我們在企業研究和行業中看到的動力相同，”Haase說。 “工程如今是一項團體項目，因此我們可以利用這一點。”
加州大學的研究人員將稱為化學氣相沉積的過程在真空室中加熱在四分之一尺寸的硅晶片上“生長”納米管。
“每個粒子都有成核點。通俗地說，我們可以把它稱為種子，”Haase說。
“我們的含碳氣體被引入反應堆。當含碳氣體與我們的'種子'相互作用時，它會在表面上分解并重新形成。我們讓它生長到我們想要的尺寸，”他說。
研究人員幾乎可以在任何領域使用到碳，從酒精到甲烷。
“我記得有一組人使用Girl Scout餅干展示。如果它含有碳，你就可以把它變成納米管，”Haase說。
加州大學納米實驗室在2007年通過種植延伸近2厘米的納米管創造了世界紀錄，，這是當時實驗室生產的最長的碳納米管陣列。 今天的實驗室可以創造出更長時間的納米管。
碳纖維可以纏繞成堅固的導電線。 像蜘蛛絲一樣，它具有足夠的彈性和強度。 圖片來源：Joseph Fuqua II / UC Creative Services
加州大學的研究人員在實驗室的工業線軸上拉伸了小纖維方塊。 突然間，這塊微小的碳片成為了一種類似蜘蛛絲的紡線，可以編織成紡織品。
“這與紡織品完全一樣，”Shanov說。 “我們可以將它們組裝成一個機器螺紋，并將它們用于各種應用，包括傳感器，跟蹤水中的重金屬或儲能設備，包括超級電容器和電池。”
對于軍方而言，這可能意味著要更換重型電池，這些重型電池可以為越來越多的電子設備充電，這些電子設備構成士兵的負載：燈光，夜視和通信設備。
“他們攜帶的重量的三分之一只是為所有設備供電的電池，”Haase說。 “因此即使我們能夠稍微削減一點重量，這對他們來說也是一個很大的優勢。”
醫學研究人員正在研究碳納米管如何幫助提供靶向劑量的藥物。
但首先研究人員希望確保碳納米管是無毒的
“這就是為什么他們一直在緩慢行動，” Haase說。 “研究發現，在急性暴露下，碳納米管會導致類似于石棉的損傷。我們要做的最后一件事就是治愈一種癌癥，但卻發現它又會給你一種不同的癌癥。”
初步結果很有希望
請不要在巴黎時裝秀上尋找帶碳納米管的時裝。 成本太高了。
“碳納米管的最大優點是不缺原材料。它只需要金屬催化劑，而我們使用鐵，鎳和碳。這些并不稀缺，”Maruyama說。 “因此，當我們談論每年生產數百萬噸碳納米管時，我們并不需要制造數百萬噸稀金屬。”
Shanov說，最終目標是將加州大學的學術研究轉化為實際問題的解決方案。
“我們在學術界用奢侈品來探索不同的應用領域，”Shanov說。 “并非所有人都可以看到市場前景。但即使有有10％的人受到影響，也會取得巨大成功。”
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