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[高新技术] 听说量子电缆不用铜作导体,请问国内有成功开发的吗?结构材料到底如何?
P:2007-06-01 08:17:47
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量子电缆由几十亿根碳纳米纤维管构成，这些纤维代表着迈向一种新型电缆技术，这可能使电缆发生革命性变化。由量子导线制成的电缆，其输电效果比铜导线要好得多。由于这种导线重量比传统铜导线要轻、且强度高，从而可让现有电线杆承受比铝电缆高10倍的输电量。美国宇航局表示，未来4年预计投资1100万美元研究量子电缆，并应用于航天技术装备中。在研制顺利的情况下，量子电缆可以取代宇宙飞船中的普通铜导线，从而能降低宇宙飞船的重量。除此之外，量子电缆还能在计算机技术等领域找到应用，加快太空电梯方案的实施，太空电梯建立在利用许多千米连接近地轨道空间站与海洋中巨型平台的超强电缆基础上。
何谓量子电缆？当电线短到电子通过时没有机会因碰撞而失去部分能量时，电子的通过就不会产生热，这种电缆没有电阻，所以叫做量子电缆。量子电缆并不是因为没有电阻而能通过无限大的电流，原因是电阻不再是正确的物理概念。我们该用的是电导，而电导是量子化的，也就是说它有一定的大小，不受量子线的粗细和长短所影响。
在电力传输上，由碳纳米管编成的电力传输线路可以大大提高传输电力的效率，使电网发生革命性变化。这是美国科学家的预言。
据悉，美国莱斯(Rice)大学斯马利（Richard Smalley）教授研制的量子电线是一支装着纤细的黑灰色纤维的透明塑料管。这些长度在15厘米左右的纤维由几十亿根碳纳米管构成。由碳纳米管编成的电力传输线路可以大大提高传输电力的效率。据这位莱斯大学化学家说，这些纤维代表着迈向一种新型电线的第一步，新型电线可能使电网发生革命性变化。
斯马利教授的试验室着手实施一项为期四年的项目，开发基于碳纳米管的"量子电线"原型产品。由量子电线制成的电缆具有比铜线好得多的导电性。量子电线更轻的重量和更大的强度还将使现有的输电塔架可以承载更粗的电缆，电缆的容量是今天老迈的电网中所使用的沉重、低效率的钢加固铝线缆的10倍。
斯马利教授的目标是开发一种电阻小得不会因发热而损失电力的电线。斯马利教授说，量子电线至少可以像现有超导体那样工作，而且不需要昂贵的制冷设备。原因是：在纳米级上，量子物理的神秘性质将发挥作用，电线可以无电阻地传送电流。不过，直到两年前，还没有人知道当纳米管组装成一种肉眼可见的系统时，这种神奇的性质能否保持。此后，北卡罗莱纳大学物理学家Jianping Lu经过计算发现，电子可以在几乎不损失能量的情况下，沿着由精确定向的、搭接在一起的碳纳米管构成的电线上传送。斯马利教授的小组已经开发出了100米长的由定向纳米管构成的纤维。不过，这些纤维由150种不同类型的纳米管混合而成，因而限制了它们的导电性。最好的电线应当由一种类型的纳米管组成―最好是所谓的5.5-armchair纳米管。现有的生产技术不加选择地生成多种类型的纳米管。不过，斯马利教授相信在制造工艺开始时，添加少量的单碳纳米管可以催化生成大量的同类纳米管。
何谓量子电缆？当电线短到电子通过时没有机会因碰撞而失去部分能量时，电子的通过就不会产生热，这种电缆没有电阻，所以叫做量子电缆。量子电缆并不是因为没有电阻而能通过无限大的电流，原因是电阻不再是正确的物理概念。我们该用的是电导，而电导是量子化的，也就是说它有一定的大小，不受量子线的粗细和长短所影响。
在电力传输上，由碳纳米管编成的电力传输线路可以大大提高传输电力的效率，使电网发生革命性变化。这是美国科学家的预言。
据悉，美国莱斯(Rice)大学斯马利（Richard Smalley）教授研制的量子电线是一支装着纤细的黑灰色纤维的透明塑料管。这些长度在15厘米左右的纤维由几十亿根碳纳米管构成。由碳纳米管编成的电力传输线路可以大大提高传输电力的效率。据这位莱斯大学化学家说，这些纤维代表着迈向一种新型电线的第一步，新型电线可能使电网发生革命性变化。
斯马利教授的试验室着手实施一项为期四年的项目，开发基于碳纳米管的"量子电线"原型产品。由量子电线制成的电缆具有比铜线好得多的导电性。量子电线更轻的重量和更大的强度还将使现有的输电塔架可以承载更粗的电缆，电缆的容量是今天老迈的电网中所使用的沉重、低效率的钢加固铝线缆的10倍。
斯马利教授的目标是开发一种电阻小得不会因发热而损失电力的电线。斯马利教授说，量子电线至少可以像现有超导体那样工作，而且不需要昂贵的制冷设备。原因是：在纳米级上，量子物理的神秘性质将发挥作用，电线可以无电阻地传送电流。不过，直到两年前，还没有人知道当纳米管组装成一种肉眼可见的系统时，这种神奇的性质能否保持。此后，北卡罗莱纳大学物理学家Jianping Lu经过计算发现，电子可以在几乎不损失能量的情况下，沿着由精确定向的、搭接在一起的碳纳米管构成的电线上传送。斯马利教授的小组已经开发出了100米长的由定向纳米管构成的纤维。不过，这些纤维由150种不同类型的纳米管混合而成，因而限制了它们的导电性。最好的电线应当由一种类型的纳米管组成―最好是所谓的5.5-armchair纳米管。现有的生产技术不加选择地生成多种类型的纳米管。不过，斯马利教授相信在制造工艺开始时，添加少量的单碳纳米管可以催化生成大量的同类纳米管。
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