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c) 长 期 应 用
碳 纳 米 管 复 合 材 料
碳 纳 米 管 具 有 出 色 的 机 械 性 质 , 尤 其 是 高 拉 伸 强 度 和 轻 质 量 。 一 个 显 而 易 见 的 应 用 领
域 是 碳 纳 米 管 - 增 强 的 复 合 材 料 , 其 性 能 超 出 目 前 的 碳 纤 维 复 合 物 。 目 前 将 碳 纳 米 管 引 入
复 合 材 料 受 到 的 一 个 限 制 是 把 纳 米 管 的 缠 绕 做 成 有 序 的 结 构 , 从 而 能 利 用 它 们 的 强 度 。 另
一 个 挑 战 是 使 碳 纳 米 管 和 基 体 材 料 之 间 产 生 强 的 键 合 作 用 , 以 形 成 好 的 总 体 复 合 性 能 , 并
在 磨 损 和 腐 蚀 发 生 时 持 久 耐 受 。 碳 纳 米 管 的 表 面 平 滑 、 相 对 不 活 泼 , 所 以 在 受 到 拉 伸 力 时
易 于 在 基 体 中 滑 动 。 现 在 正 在 探 索 的 一 种 防 止 滑 动 的 方 法 是 将 化 学 基 团 联 到 碳 纳 米 管 上 ,
有 效 地 形 成 一 些 “ 锚 ”。 另 一 个 限 制 因 素 是 碳 纳 米 管 的 生 产 成 本 。 不 过 , 如 此 轻 又 高 强 度
的 材 料 在 运 输 中 大 量 潜 在 的 应 用 和 优 势 使 得 更 多 更 深 入 的 研 究 成 为 必 然 。
润 滑 剂
无 机 材 料 的 纳 米 球 可 以 用 作 润 滑 剂 , 本 质 上 是 作 为 纳 米 级 的 “ 球 磨 ”。 经 证 实 经 过 控
制 的 形 状 使 得 它 们 比 常 规 的 固 体 润 滑 剂 和 磨 损 添 加 剂 更 耐 用 。 生 产 它 们 所 增 加 的 财 政 和 资
源 成 本 是 否 能 用 这 些 润 滑 剂 和 部 件 更 长 的 使 用 寿 命 来 抵 消 还 值 得 研 究 ( 采 用 4。5 节 讨 论
的 方 法 )。 还 有 说 法 是 这 些 纳 米 粒 子 减 少 了 金 属 表 面 之 间 的 摩 擦 , 特 别 是 在 高 正 应 力 情 况
下 。 如 果 假 设 成 立 , 它 们 应 当 首 先 被 应 用 在 高 性 能 马 达 和 驱 动 装 置 ; 而 这 涉 及 到 能 源 和 运
输 部 门 。 更 有 一 种 说 法 是 这 类 润 滑 剂 即 使 是 当 金 属 表 面 不 怎 么 平 滑 时 也 有 效 。 减 少 消 耗 和
资 源 付 出 所 带 来 的 好 处 也 必 须 跟 生 产 纳 米 润 滑 剂 的 成 本 进 行 比 较 。 在 所 有 这 些 应 用 中 , 粒
子 将 在 常 规 的 润 滑 液 体 中 分 散 ; 润 滑 系 统 的 设 计 必 须 包 括 容 纳 和 管 理 废 物 的 措 施 。
磁 性 材 料
已 有 数 据 显 示 纳 米 晶 态 钇 - 钐 - 钴 形 成 的 磁 体 具 有 不 同 寻 常 的 磁 性 , 这 是 因 为 它 们 有
极 大 的 晶 界 面 积 ( 磁 化 转 子 不 能 容 易 地 跨 越 晶 界 进 行 转 播 , 高 可 以 被 获 得 )。 这 就 让 它
们 在 马 达 和 那 些 广 泛 应 用 于 医 院 中 的 核 磁 成 像 等 分 析 仪 器 上 得 到 应 用 。 不 过 , 总 磁 化 率 目
前 受 到 将 晶 粒 方 向 沿 着 磁 化 方 向 排 布 能 力 的 限 制 。
纳 米 尺 度 构 造 的 磁 性 材 料 在 数 据 存 储 中 也 有 应 用 。 如 计 算 机 硬 盘 那 样 的 器 件 , 依 赖 磁
化 一 张 旋 转 圆 盘 上 微 小 面 积 的 能 力 来 储 存 信 息 。 如 果 记 录 一 件 信 息 所 需 要 的 面 积 可 以 被 缩
小 到 纳 米 尺 度 ( 并 能 被 可 靠 地 读 和 写 ), 圆 盘 的 存 储 容 量 会 大 大 增 加 。 在 将 来 , 目 前 计 算
机 芯 片 中 靠 电 子 流 动 来 工 作 的 那 些 器 件 可 以 利 用 这 些 电 子 的 被 称 为 自 旋 的 磁 学 性 质 , 并 享
有 很 多 优 势 。 在 这 方 面 近 来 在 新 奇 磁 性 材 料 及 它 们 的 纳 米 制 造 上 取 得 的 进 步 令 人 鼓 舞 。
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