在人類發展的曆程中，每一種新材料的發展和應用，都把人類支配自然的能力提升到一個(ge) 新的高度，追溯曆史的長河，無論對於(yu) 哪個(ge) 時期，哪個(ge) 國家，隻要擁有了先進的材料基礎，就會(hui) 引領世界的科學發展。 

　　不管是何種材料，都有它存在的重大意義(yi) ，碳材料就是其中的一種。在很久以前，碳材料可能隻是作為(wei) 取暖、烹飪等應用出現在我們(men) 的日常生活中，但隨著新材料的迅速發展，碳材料已經不再滿足於(yu) 傳(chuan) 統應用，而是走進科研世界，展現自身的神奇之處。 

　　在科研工作者的眼中，碳材料具有多元化的特點，可以延伸出各種意義(yi) 重大的研究方向。比如，人們(men) 正在研究的碳纖維材料，這種堅如磐石又韌如發絲(si) 的碳材料，因為(wei) 輕巧、抗腐蝕性強、剛性好等特點，不僅(jin) 被應用在製造體(ti) 育用品、石油探測以及風力發電等領域，還在航空航天和國防軍(jun) 事裝備領域得到廣泛應用，成為(wei) 軍(jun) 事大國的必爭(zheng) 之材。 

　　對於(yu) 碳纖維的研究，東(dong) 華大學材料學教授餘(yu) 木火告訴我們(men) ：碳纖維這種材料實際上從(cong) 70年代開始，就已經在航空航天，特別是在武器裝備上，戰鬥機上大量應用了。 

　　中國碳纖維起步比較晚，全球碳纖維市場長期被國外一些企業(ye) 占據，並一直對中國實行嚴(yan) 密的技術封鎖，中國想要發展碳纖維，就必須走自主創新的道路。幸運的是，改革開放以來，在國家政策的大力推動下，中國碳纖維取得了重大突破，徹底打破了國外的禁運，催生碳纖維及其製品進入工業(ye) 化大市場。 

　　其實，除了碳纖維外，有著“新材料之王”稱號的石墨烯也隻用了短短十幾年的時間，就從(cong) 首次成功分離，發展到了被業(ye) 內(nei) 瘋狂追捧的高新材料。石墨烯是目前已發現的最輕、最薄、導電性和導熱性最好的物質，厚度僅(jin) 相當於(yu) 人類頭發絲(si) 的十萬(wan) 分之一，強度卻可以達到鋼鐵的200倍。對此，中國科學院劉忠範院士說到：實際上，石墨烯就是單層的石墨片，簡單的說，石墨烯是一種純碳材料，一般情況下，大家認為(wei) 十層以內(nei) 的大致都可以叫石墨烯。 

　　我給石墨烯設計了三種未來，第一個(ge) 未來相當於(yu) 碳纖維，航空航天做大飛機；另外一個(ge) 可能的未來有點像塑料；還有更高端的，像矽芯片像矽材料那樣子，像矽這種材料可以作為(wei) 一個(ge) 時代的代名詞，矽改變了我們(men) 的精神生活，將來矽有可能被石墨烯代替。 

　　對於(yu) 石墨烯未來在移動設備、航空航天、新能源電池等領域所擁有的廣闊前景，人們(men) 都非常期待，但石墨烯想要進行大規模使用，還需要我們(men) 人類進一步探索研發。 

　　事實上，在碳材料領域還有一種非常奇特的新型材料——碳納米管。它的強度比石墨烯還要高，可以達到鋼材的300倍，熱導率為(wei) 銅的5倍。這也就意味著，如果科研工作者把碳納米管加入到聚合物、陶瓷或金屬基體(ti) 中，就會(hui) 顯著提高金屬材料的物理性質。對於(yu) 碳納米管良好的導電性，清華大學化學工程係魏飛教授說：電子在軸向方向上傳(chuan) 遞是電子沒有質量的，輸運的速度是光速的300分之一，導電性會(hui) 很好，強度實際上和金剛石差不多，大家就意識到了這些東(dong) 西很可能會(hui) 做下一代的超強材料，或者現在更熱鬧的是做下一代的半導體(ti) 材料。 

　　中國的碳納米管、石墨烯或富勒烯，還是要有一幫比較紮實的人想辦法把核心的用途和未來的前景展示出來，投資也好，搞企業(ye) 的人也好，要明白這個(ge) 東(dong) 西是未來。 

　　從(cong) 魏飛教授的講解中，我們(men) 知道碳材料是未來材料發展的核心。這不僅(jin) 體(ti) 現在工業(ye) 生產(chan) 上，還在人類的醫療領域具有重要的應用價(jia) 值。 

　　眾(zhong) 所周知，癌症已經成為(wei) 21世紀嚴(yan) 重威脅人類健康和生命的一大“殺手”，在世界醫學領域，也一直是難以攻克的難題。不過，一項中國獨有的基於(yu) 金屬富勒烯納米顆粒的“分子手術刀”腫瘤治療技術，卻有望在這一領域實現突破，給人們(men) 的生命健康帶來希望。 

　　近15年來，中國科學院化學研究所納米實驗室王春儒團隊，不斷地結合腫瘤結構方麵的專(zhuan) 業(ye) 星空体育官网入口网站，最終提出了利用金屬富勒烯治療癌症的大膽設想：對於(yu) 金屬富勒烯來說，它有兩(liang) 個(ge) 非常重要的特性，第一個(ge) 它是生物友好的，第二個(ge) 就是金屬富勒烯在常溫一直到幾十度之間，它有一個(ge) 相變，利用這種性質，我們(men) 局可以來設計一個(ge) 抗腫瘤的藥物，把水溶性的納米藥物注入小鼠體(ti) 內(nei) ，金屬富勒烯納米顆粒會(hui) 嚐試從(cong) 腫瘤血管缺陷處擠出來，緊緊的被血管的內(nei) 皮細胞給卡住，伴隨著相變，會(hui) 有體(ti) 積一個(ge) 劇烈膨脹，相當於(yu) 製造了一個(ge) 納米級的小爆炸，腫瘤血管造成一個(ge) 很大的損傷(shang) ，截斷營養(yang) ，整個(ge) 腫瘤組織會(hui) 飛快的就融掉了。如果這種方式把它給真正應用到臨(lin) 床實驗，那麽(me) 腫瘤就應該不再是一個(ge) 困擾人類的惡疾了。 

　　在王春儒看來，金屬富勒烯對腫瘤、糖尿病等很多人體(ti) 疾病都有很好的治療效果。所以，他認為(wei) 未來必定會(hui) 在生物醫學領域大放異彩。 

　　這樣一來，如果關(guan) 於(yu) 富勒烯方麵的研究獲得成功，那將會(hui) 解決(jue) 世界醫療史上的很多難題。但想要實現規模化製備富勒烯，還很難辦到，其中有一個(ge) 很重要的原因就是價(jia) 格昂貴。 

　　2015年12月，英國牛津一家公司以每克10.8億(yi) 元的價(jia) 格賣出內(nei) 嵌富勒烯，它和我們(men) 提到的金屬富勒烯有所不同，這種價(jia) 格高昂的內(nei) 嵌富勒烯材料是內(nei) 嵌一個(ge) 氮原子的C60材料，並一躍成為(wei) 全世界第二貴的材料，僅(jin) 次於(yu) 反物質，在當時瞬間引起了學術界和材料界的強烈關(guan) 注。 

　　除了價(jia) 格昂貴之外，還有一個(ge) 原因主要是富勒烯的製備成本太高，製備技術也並不完善。但這並不能阻擋科學家們(men) 探索的腳步，隨著科研水平的不斷提高，人們(men) 逐漸發展出了多種富勒烯的製備方法，目前較為(wei) 成熟的主要有電弧法、燃燒法等方法。 

　　我國研究團隊還對電弧法生產(chan) 金屬富勒烯的技術原理進行分析，創新提出磁控多弧的技術路線，實現金屬富勒烯工業(ye) 化生產(chan) 。並建成了我國首條噸級富勒烯生產(chan) 線，填補了國內(nei) 外的空白，解決(jue) 了大規模、低成本、高效工業(ye) 化生產(chan) 富勒烯的量產(chan) 難題。 

　　今天，碳纖維、石墨烯、碳納米管、富勒烯等碳材料已經為(wei) 材料界和製造業(ye) 提供了豐(feng) 富的資源材料。我國科學研究者也憑借自己的勇氣和智慧，攻克了碳材料開發應用的一道又一道難關(guan) ，國產(chan) 碳材料的品質和產(chan) 量已經站在了世界的前列。



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