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    許多重要的技術(shù)，從電池的電極和超導(dǎo)導(dǎo)線到燃料電池中的催化劑，它們所依靠的材料都包含粉狀顆粒，非常難以控制。現(xiàn)在，有一種不尋常的技術(shù)，可以簡(jiǎn)化許多這類技術(shù)的生產(chǎn)，并可能指點(diǎn)迷津，邁向一些激進(jìn)的新方法，德克薩斯大學(xué)（University of Texas）的研究人員展示了一種方法，他們紡制紗線采用的是碳納米管再混合有用的粉狀材料。

    研究者們使用這種方法制成紗線條，這種紗線條可作為電池電極，其他的紗線條具有超導(dǎo)性能，還有自潔紗線條。

    “粉末是非常重要的功能性材料，因?yàn)樗鼈兙哂泻艽蟮谋砻娣e，問(wèn)題是，粉末沒(méi)有形狀，很難使用。”達(dá)拉斯（Dallas）德克薩斯大學(xué)麥克迪阿米德納米技術(shù)研究所（MacDiarmid NanoTech Institute）主任雷·鮑曼（Ray Baughman）說(shuō)。

    舉例來(lái)說(shuō)，鋰離子電池電極，就是利用粉末高比表面積（high surface area）的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更大的存儲(chǔ)密度。但通常而言，任何一種粉末都必須結(jié)合在一起，這就要使用粘結(jié)劑，會(huì)增加重量和堅(jiān)固性，或者，這些粉末必須熔結(jié)，形成固體結(jié)構(gòu)，這些過(guò)程都是復(fù)雜的。

    鮑曼說(shuō)，他的研究小組開(kāi)發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)更容易加工廣泛的粉狀物料。“你幾乎可以采用任何粉，并制成可縫、可紡、可打結(jié)、可編織的紗線，”他說(shuō)。

    研究人員首先在化學(xué)反應(yīng)器上培育了一片碳納米管森林。然后，他們拖著輥輪碾過(guò)碳納米管，這些碳納米管就脫離表面，并纏繞形成一種長(zhǎng)長(zhǎng)的彈性條帶，這就是所謂的納米管網(wǎng)。這些網(wǎng)狀物是鮑曼的研究小組發(fā)現(xiàn)的，可以作為納米顆粒和粉末的宿主。研究人員噴涂這種網(wǎng)狀物的表面就用這種粉末，然后把這種網(wǎng)狀物捻成紗。這種粉末就被束縛在納米管網(wǎng)狀物的螺旋孔內(nèi)。“當(dāng)你洗紗線時(shí)，幾乎所有粉末都會(huì)保持住，”他說(shuō)。由此產(chǎn)生的紗線有95%到99%的重量是粉末。

    鮑曼研究小組使用混合的粉末狀硼鎂制成超導(dǎo)紗線，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的工序。傳統(tǒng)工藝制備超導(dǎo)電線需要把粉末裝進(jìn)銅管，進(jìn)行加熱，并拉長(zhǎng)數(shù)十倍，扯成導(dǎo)線。但是，超導(dǎo)紗線只加熱一次，就可退火，使粉末形成超導(dǎo)線。

    粉體保留的性能使它們非常有用，馬提歐·帕斯夸里（Matteo Pasquali）說(shuō)，他是萊斯大學(xué)（Rice University）化學(xué)和生物分子工程教授，沒(méi)有參與這項(xiàng)工作。鮑曼的方法基本上是“把顆粒轉(zhuǎn)化成纖維，”他說(shuō)。化學(xué)物質(zhì)可以隨時(shí)進(jìn)出稀疏的碳納米管，和它互動(dòng)的顆粒被困在里面。

    帕斯夸里在萊斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)項(xiàng)目，是要制備碳納米管纖維，這種纖維非常密，因此非常強(qiáng)，也很導(dǎo)電。這些純納米管纖維最終可以被用作低損耗的電力傳輸電纜或超強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料。 “一旦你有一種纖維，你就可以紡織它，制成聚合物（如玻璃纖維），或織成面料，”帕斯夸里說(shuō)，他注意到，紡織加工相對(duì)而言是低成本的。

    鮑曼的研究小組制成一種電池電極結(jié)構(gòu)，采用的是鋰鐵磷酸鹽粉末。制造結(jié)構(gòu)幾乎是99%的活性物質(zhì)，因此可以用來(lái)制造重量輕的電池。

    當(dāng)然，一旦某種東西可以制成面料，也就可以穿戴。

    崔易（Yi Cui）是斯坦福大學(xué)（Stanford University）材料科學(xué)與工程副教授，也在開(kāi)發(fā)基于織物的能源存儲(chǔ)設(shè)備。他認(rèn)為，可穿戴式電源有朝一日會(huì)驅(qū)動(dòng)日常小裝置。最重要的因素是成本、重量，以及能夠快速充放電，而紡織電極似乎是這些方面的理想選擇。但他們不太可能升級(jí)，因?yàn)橛行⿷?yīng)用需要很高的總能量存儲(chǔ)容量，像電動(dòng)車電池就是這樣。

    德州大學(xué)研究人員計(jì)劃開(kāi)展這個(gè)項(xiàng)目要從幾個(gè)方向進(jìn)行。除了測(cè)試不同的粉末，他們還在試驗(yàn)用不同的方式填充粉末。

    有朝一日，紗線可用于生產(chǎn)大量的材料，以進(jìn)行結(jié)構(gòu)制造。“現(xiàn)在，它更明智的是談?wù)撾姵兀皇菣C(jī)翼，這是因?yàn)樗瑁ú牧希┑膰嵨唬滨U曼說(shuō)。他的研究小組正與幾家公司合作，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這種紗線，這些公司包括化學(xué)品制造商林泰克公司（Lintech）和碳納米管紡織品制造商納諾科莫公司（Nanocomp）。