科幻作品中，出现过天际电梯的身影——不需要火箭，只须坐上电梯南通铝皮保温，东说念主们就不错直达天际。
天际电梯的旨趣是这么的：将根长的缆绳，端固定在赤说念大地，另端连气儿位于地球同步轨说念的空间站，再在远方设置配重。地球自转时，缆绳受朝上的离心力与向下的重力共同作用而绷紧，电梯厢便可沿缆绳往返天地间。
早在1895年，就有科学提议建造直达天际的“天梯”。这设念念提议已逾百年，似乎仍停留在念念象阶段，原因安在？问题的裂缝，在于找到填塞强韧的缆绳材料。
天际电梯缆绳须同期承受高大的重力和离心力作用，对材料的抗拉强度条目。有莫得既轻又强的“材料”呢？1991年，科学发现了碳纳米管，这给天际电梯盘问带来了晨曦。
碳纳米管是由碳原子按六边形蜂窝状结构陈列而成的中空管状材料，直径惟有几纳米到几十纳米。别看体态纤细，它是东说念主类发现的力学能的材料之：表面上，单壁碳纳米管的抗拉强度可过100吉帕，是好钢材的数百倍；其杨氏模量（揣测材料刚的策划）达1太帕，难被拉伸变形。难题的是，其密度仅为钢的1/4傍边，单元质地的强度很。
为了让碳纳米管早日从践诺室走向天际南通铝皮保温，科学直在探索。清华大学化学工程系响应工程团队长期从事碳纳米管材料的可戒指备与运用盘问，勤劳攻坚材料难题。
先是打破长度限。本体制备中，碳纳米管长度频频惟有几十微米，且里面存在大齐结构残障，本体强度远低于表面值。2013年，盘问团队通过提催化剂活概率，告成制备出单根长渡过半米的碳纳米管，管道保温施工为长碳纳米管的限制化制备奠定了基础。
盘问团队还探索拼装“强”纤维。单根碳纳米管再强，也法平直用作缆绳，需要把盈篇满籍根碳纳米管“拧”成股宏不雅纤维。2018年，清华大学化工系与航院团队在《当然·纳米手艺》发表论文称，遴选气流聚焦法，制备出厘米长碳纳米管箝制，拉伸强度达到80吉帕以上。
天际电梯缆绳需承受反复拉伸，需要“百折不停”。2020年，盘问团队在《科学》杂志发表论文，次通过践诺测试了单根碳纳米管的抗疲困能，发现碳纳米管可被连气儿拉伸上亿次而不发生断裂，去掉载荷后仍能保合手运转的强度。
尽管碳纳米管盘问获得了长足推崇，但距离信得过建造天际电梯仍有特地距离。
限制化制备是挑战，践诺室当今能制备的长碳纳米管长度在半米至米，而天际电梯缆绳需要达到数万公里；天际环境是教师，缆绳需要穿越地球大气层，要接受风雨雷电，还要在天际中扞拒能天地射线和原子氧腐蚀。
除了缆绳，天际电梯还波及基座设置、电梯厢能源系统等复杂工程问题。这些齐需要跨学科相助处理。
邮箱：215114768@qq.com天际电梯还仅仅停留在科幻电影里，但碳纳米管的发现和盘问推崇，让这个设念念具备了坚实的材料基础。从践诺室到运用的说念路漫长而清苦，但科学探索的魔力正在于此——每次打破齐是对未知的叩问，每步前进齐在拓展东说念主类智力的范畴。也许在不远的改日，天际电梯将成为东说念主类迈向星辰大海的信得过天梯。
（作家为清华大学化学工程系老师，本报记者吴月整理）
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