交汇点讯运河两岸的柱子上，一根根细丝密集平行排列，一艘巨轮驶过，瞬间被切成薄片，所过之处，无声无息，亦无人生还。近日，热播的科幻电视剧《三体》迎来大结局，其中经典片段——“古筝行动”一经播出，便引来全网热议，众多网友惊呼：太震撼了，看完浑身起鸡皮疙瘩！这种削铁如泥的材料到底是什么？现实中真的存在吗？记者进行了探访。
《三体》“古筝行动”剧照
原来，“纳米飞刃”其实是一种纳米材料，现实中最接近其原型的是碳纳米管。在近期爆火电影《流浪地球2》中，最接近太空电梯缆绳所要求的材料就是碳纳米管。据悉，碳纳米管是一种具有特殊结构的纳米材料，碳原子呈六边形排列，于上个世纪90年代被发现，被誉为“二十世纪最神奇的纳米材料”之一。
极细但韧性极强，是碳纳米管的特征。中国科学技术大学材料力学博士王怡彬告诉记者，碳纳米管粗细程度仅有头发丝的十分之一，但性能极强。如果用比强度即材料的抗拉强度与材料表观密度之比来衡量，碳纳米管的比强度是最强碳纤维材料的43倍，是钢铁的100倍。因此，碳纳米管被认为是目前综合力学性能最为优异的材料，但距离“纳米飞刃”和“太空电梯”的技术要求还有非常遥远的距离。
《流浪地球2》中的太空电梯
在江苏，碳纳米管都被应用于哪些领域？南通恒尚新材料科技有限公司利用碳纳米管作用于可穿戴传感器的升级。该项目负责人谷志旗告诉记者，柔性传感器是可穿戴传感器研究的核心部分，而纺织材料因其良好的贴体服用性以及多变的结构成为了柔性基底的热点研究对象。
“与金属填料相比，碳基材料因其柔韧性好而广泛应用，特别是碳纳米管因其良好的拉伸、弯曲性能和优异的化学稳定性而被广泛应用于传感器中。”谷志旗说，基于碳纳米管制备出高度可拉伸的应变传感器，可承受200%的应变，团队研发的编织纱线应变传感器在可穿戴电子设备领域具有广阔的应用前景。
碳纳米管电镜照片
近来年，碳纳米管材料因其独特的结构及材料特性，被用于组织修复领域，并已在动物体内已取得良好的修复效果。在一项南京医科大学附属南京医院与南京工业大学的联合研究中，发现在组织工程材料中加入碳纳米管能够增强组织工程材料的机械性能，提供或增强导电能力，调节细胞生长速率和诱导组织排列，从而促进骨重塑及整合、改善神经及心肌功能、加速缺损修复促进组织再生。
研究发现，碳纳米管复合材料能够完全修复临界大块骨缺损，达到自体移植相似的神经修复效果及使得受损心肌的生理心肌传导速度完全恢复。因此，碳纳米管作为新型生物材料在组织工程修复领域中具有巨大的潜力。
同时，碳纳米管还可以助力新型能源装置催化剂的升级。南京东焱科技有限公司与固体微结构国家实验室合作的一项研究为碳纳米管作为催化剂载体提供了一种可行思路。该研究负责人于涛介绍，质子交换膜燃料电池能够直接将燃料的化学能转化为电能，是一种能量转化效率高、能量密度高、燃料补充快、清洁无污染的新型能源装置，但炭黑负载铂作为此反应的常用催化剂，其高成本、低活性等问题严重影响了其商业化进程，能否用其他金属取而代之？
碳纳米管便拥有作为催化剂支撑材料的潜力。于涛解释，对多壁碳纳米管进行表面氧化并引入硼元素，之后将其作为载体，成功制备了拥有高活性的铂基催化剂。
另外，碳纳米管在航天器、功能涂料、锂电池等领域同样应用前景广阔。
新华日报•交汇点记者程晓琳