封面新闻记者 谭羽清 边雪 部分图片由被访者提供 人类对太空电梯的构想，最早可追溯到两个世纪前。1895年，俄国科学家、航天之父齐奥尔科夫斯基参观埃菲尔铁塔时迸发出对太空电梯的原始构想：能不能在赤道上建造一座直通太空的塔，像圣经里的巴别塔一样，这样一来人们乘坐升降梯就可以到达太空。2018年9月25日，日本在国际空间站上完成了人类首次在太空中移动缆绳上的容器，为实现太空电梯迈出了重要一步。 近期上映的《流浪地球2》中，出现的太空电梯再次唤起了公众对＂天梯＂的关注。 《流浪地球2》中太空电梯（图片源自网络） 将来现实世界中真的能搭造这样一座通天电梯吗？相关技术进展到了哪一步？对此，封面新闻对话了全国空间探测技术首席科学传播专家，卫星应用产业协会首席专家庞之浩，清华大学化工系副教授张如范。 想搭＂天梯＂？那得先造出它的缆绳 ＂太空电梯的原理并不复杂，说到底就是将一条长长的缆绳一端固定在地球上，另一端固定在地球静止轨道的平衡物(如大型空间站)上。在引力和离心加速度的相互作用下，缆绳绷紧，太空电梯便可利用太阳能或激光能转变成的电能沿缆绳上下运动。＂ 设想中的太空电梯 庞之浩在接受封面新闻记者采访时指出，缆绳是太空电梯的关键技术和设备。 ＂由于太空电梯的缆绳要承受地心引力和离心力的双重拉扯，所以目前建造太空电梯的最大障碍是缆索的建造，它需要用又强又轻的材料制成，并能够经受住大气层内外向它袭来的任何物体的撞击。＂ 根据美国国家航空航天局（NASA）提出的标准，制备＂天梯＂所需要的材料单位质量上的强度（即比强度）至少要达到7.5 GPa（g/cm³）。 为此，太空电梯概念提出后的很长一段时间里，它被认为是不可能实现的，因为不管用多么坚固的材料制造缆索，都承受不了太空电梯两端产生的巨大拉力而发生断裂，＂如果用很粗钢缆当缆绳会因缆绳自身重量太重而掉下来。＂ 庞之浩说道。 碳纤维是一种已广为人知的高强度材料。目前最好的碳纤维，如碳纤维T1100，单位质量上的抗拉强度约为3.5Gpa（g/cm³），也远低于NASA所提出的指标7.5 GPa（g/cm³）。 碳纳米管：＂天梯＂缆绳的一线曙光 幸运的是，1991年碳纳米管的发现，给人类百年的天梯梦想带来了一线曙光。 据张如范介绍，碳纳米管理论上的抗拉强度超过100 GPa,其单位质量上的比强度则超过了62.5 GPa（g/cm³）。 碳纳米管的结构 2018年，魏飞教授和张如范副教授团队利用超长碳纳米管制成的管束的抗拉强度达到80 GPa，单位质量上的比强度则达到50 GPa（g/cm³），远远超过NASA所提出的标准，展示出利用超长碳纳米管制备出的超强纤维在建造天梯方面的巨大潜力和前景。 碳纳米管管束示意图 ＂碳纳米管是目前人类已经发现的材料中，唯一有希望建造‘天梯’的材料，这种新型纳米材料是人类已知的力学强度最高的材料。＂张如范说道。他表示，碳纳米管是由碳原子通过SP2杂化形成的碳-碳化学键（C-C）组成，通过SP2或SP3杂化形成的碳-碳键具有非常高的键能和强度。 如果拿钢铁作为参照物，碳纳米管在单位质量上的抗拉强度（即比强度）大约是钢铁的四百多倍，而碳纤维的比强度仅为钢铁的28倍；从理论上讲，一根直径仅为2厘米的碳纳米管纤维至少能承受3200吨的重量。 而碳纳米管＂百折不断＂的耐疲劳特性也让它能在动荡多变的太空环境下长时间承担电梯缆绳的职责，＂我们可以观察到，一个铁丝在手里反复弯折几十次就会断裂。但我们通过实验研究发现，在大应变循环拉伸测试条件下，单根碳纳米管可以被连续拉伸上亿次而不发生断裂，并且在去掉载荷后，其依然能保持初始的超高抗拉强度，耐疲劳性优于目前所有工程纤维材料。＂ 碳纳米管通过包覆无机氧化物涂层实现结构致色和阻燃性能提升 此外，张如范的团队在2022年还通过为碳纳米管包覆无机氧化物涂层的方式，让碳纳米管不仅能从原本的单调黑颜色变成彩色，这种氧化物涂层还赋予了碳纳米管极好的阻燃性能和抗氧化性能。今后，如果碳纳米管穿上了这一涂层进入太空，可以说就像穿上了一件＂宇航服＂，使其使用寿命大大增加。 用超长碳纳米管＂搓＂出缆绳 既然太空电梯缆绳的理想材料和它的＂宇航服＂都已经找到，什么时候可以开始＂造绳工程＂了？张如范说，目前最关键的难题是要实现超长碳纳米管的大批量制备，从而才能大批量制备出超过NASA所提抗拉强度标准的超强碳纳米管纤维。 所谓超长碳纳米管，是指具有厘米级甚至分米级以上的宏观长度和低缺陷密度的一种碳纳米管类型，只有超长碳纳米管，才能充分发挥碳纳米管自身的性能优势，并将性能体现在宏观的碳纳米管纤维等样品中。 不同类型的碳纳米管 张如范解释：＂目前能实现大批量制备的碳纳米管大部分长度都太短（一般局限在几十微米），并且存在较多的结构缺陷，没法充分发挥它们自身的优异性能，使其在制备纤维方面并不具备优势，所得到的碳纳米管纤维与理论上的性能相比还有不小的差距。＂ 当超长碳纳米管能够大批量制备后，长达9.6万公里的天梯缆绳的制备就变得可能，＂当碳纳米管的长度达到几厘米的时候，你把它们‘搓’成一条绳子，碳纳米管相互间的摩擦力就足以比它自身的抗拉力强度还要高。当它们这样相互‘锁定’起来，碳纳米管纤维的整体抗拉力强度也就可以和单根碳纳米管的抗拉力强度更加接近。＂ 在超长碳纳米管的制备方面，张如范的团队在2023年取得了进一步突破，实现了超长碳纳米管产率的大幅度提升，从而在其批量制备方面又往前迈进了一大步。 目前，他的团队正在努力攻关超长碳纳米管的批量制备，希望通过进一步的研究，创造能够让更多超长碳纳米管生长的条件。或许在可以等到的将来，人们就能坐上以碳纳米管制成缆绳的＂天梯＂前往太空了。 值得一提的是，如果超长碳纳米管制成的超强纤维能够大批量生产，它的应用领域不仅仅是天梯缆绳，＂它其实在现代社会的很多领域都有非常广阔的应用前景，比如做火箭导弹的骨架、空间站的骨架、航空母舰舰载机拦截索，军事上的防弹衣、风力发电设备的骨架材料等。＂ 【如果您有新闻线索，欢迎向我们报料，一经采纳有费用酬谢。报料微信关注：ihxdsb，报料QQ：3386405712】
英超4大豪门争夺内马尔，大巴黎同意降价，31岁老将还值1亿欧吗2017年，内马尔以创纪录的2。2亿欧元加盟了大巴黎，至今这个转会费纪录都没有人打破，即使现在的年轻球员溢价严重，但是依然没有人能够卖出2亿欧元的转会费，即使是姆巴佩或者是哈兰德接分享8道家常的豆腐菜，简单多变轻松上桌！比肉都香头条创作挑战赛本文共计3169个字，预计阅读时长1分钟。中国是大豆的故乡，是最早研发生产豆制品的国家。几千年来，各种豆类制品简直影响了全世界！例如，豆腐，豆腐丝，腐乳，豆浆，豆豉，每天只花1分钟Mac提效很轻松录屏平方问录屏平方是个啥意思？答在mac上将录屏操作的过程录制下来，做成一个视频，也就是录屏x录屏。问为啥有这么奇怪的需求？答比如教新果粉如何使用cmdshift5快捷键做录屏，就像这个视手球超级联赛排名赛天津鑫源商贸35。534。5险胜上海2月23日1700，中国手球超级联赛，在三明市沙县区人民体育公园体育馆进入第八比赛日，在男子组七八名决赛中，天津鑫源商贸男子手球俱乐部与上海男子手球俱乐部联手奉献了一场惊心动魄的比男生内裤那些事，女生看了很是不了解当女生看到商场有一件令自己非常喜欢的衣服，不管从颜色，设计，款式都符合自己的心意，而且还是现在的潮流服装，于是你试穿了这件衣服，看着镜子里的自己显得格外时尚漂亮，于是你立刻买下了这2023最惊艳的签名句子，简短个性，发圈首选！1。绝对理智，永远清醒。2。尽力而为，尽兴而归。3。慢慢理解世界，慢慢更新自己。4。谁都可以的话，真的不必是我。5。不经事，不知难。6。过于个性，没有签名。7。本人丰富，无法简介。2023年全国五子棋青少年锦标赛将在重庆两江新区举行记者2月23日从两江新区获悉，2023年全国五子棋青少年锦标赛将于7月在重庆两江新区举行，这也是该赛事首次落户重庆。本项比赛代表了全国性五子棋青少年比赛最高水平，由国家体育总局棋牌放弃壁挂和座装，选择索见移动电视支架，实用便利，兼顾美感前言大家好，我是你们的老朋友sevokk，很高兴又和大家见面了。新家装修完成，接着就是各种硬装软装家电的补齐。电视我选择了一款非常热门的性价比国货荣耀智慧屏X2，色彩和效果确实表现工业用安卓系统8寸带网口的手持工业平板电脑pad推荐工业用安卓系统8寸带网口的手持工业平板电脑pad推荐视频加载中8寸带网口的手持工业平板电脑pad推荐8寸带网口的手持工业平板电脑pad推荐8寸带网口的手持工业平板电脑pad推荐8寸大学四年很长我们给你准备了四台超级耐用手机手机中国导购作为一名曾经的大学生，我对购买各种电子产品再熟悉不过，记得第一部手机是我经过深思熟虑后入手的，价格在1800元左右。当时我没有考虑那么多，什么处理器内存都没有深究过多，外媒大赞vivo中端新机Y100变色设计简直过于梦幻手机中国新闻vivo近期在国内没有太多新机的动态，不过在印度市场却不断有新机发布或者曝光。就在约一周前，vivo在印度发布了最新的中端机型vivoY100。这款手机拥有太平洋蓝暮光