建造太空电梯？新型金刚石纳米丝使其成为可能！

晓说

太空升降舱（太空电梯）示意图 研究人员目前已创造出第一条金刚石纳米丝，它类似于碳纳米管，但比之更强、更硬，可能是在宇宙中最强最硬的材料。对于太空电梯以及其它看似疯狂且难以实现的国际大型建造项目来说，这种材料或许正是使它们不再纸上谈兵的关键。 众所周知，金刚石是已知宇宙中最坚硬的材料之一。它和石墨烯、碳纳米管是同素异形体，这三种材料都有自己显著的特点。例如，金刚石结构极其坚硬，因为每个碳原子与周围四个碳原子形成金字塔型的四面体结构（称为sp3杂化）。一般来说,大多数的碳同素异形体非常坚硬,而且具有超常的电导率和热导率。 在这种情况下，宾夕法尼亚州立大学的研究人员创造了长线程的四面体碳结构（你姑且可认为它是金刚石的单个分子）。“这就像一个技艺高超的宝石匠把可能存在的最小金刚石串在一起组装成一条长的微型项链，令人难以置信”研究组长约翰说到，这些金刚石纳米丝应该比碳纳米管(世界上最硬和最轻的材料之一)和先进聚合物（如凯夫拉纤维等）更强更硬。实际上，研究人员还没有进行物理测试，虽然暂时还没有能力去做这个实验，但其材料学理论计算结果相当可靠。 这项研究的另一个令人惊讶的特点是纳米丝制作非常简单。科学家们使用一台橡树岭国家实验室的机器压缩苯样品，然后慢慢降压，结果碳原子就旋转形成了碳四面体的条形结构即金刚石纳米丝。科学家们并不确切知道其中的原理，也许是高压打破了苯环使之分解为单个碳原子，并且碳原子随着压力减小而有序的聚合形成长链。更为重要的是，以这种方式产生的金刚石纳米丝是二维的，他们虽只有一个分子层厚，却可以无限长。                                                                           金刚石纳米丝结构，氢原子附着的碳四面体，注意结构是二维的 这种新颖材料的发现是振奋人心的，原因有二：1）施压-释压技术可能也适用于其他液体，也许能创造一种全新的材料类型；2）这些金刚石纳米丝是我们目前认知里可以想象到的最强最硬的材料。我们至今还没有建立太空电梯的原因之一就是没有合适的材料，但这些纳米丝却可能能够承受这样一个60000英里高的结构所需承受的几乎不可思议的超高应力。 下一步的目标是如何大规模生产金刚石纳米丝。我认为它实施起来不会太困难，也许越快越好。