北京时间04月18日消息，中国触摸屏网讯， 碳纳米管因重量轻、强度高、导热导电性强等，可提高能源效率。人们对其在超低功耗计算机和超轻量材料等领域的应用寄予厚望。

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    2014年2月，日本各地降了创纪录的大雪，有交通事故和农作物受灾的报道，但鲜为人知的是，大规模光伏电站也受到了沉重打击。因为积雪遮挡阳光，太阳能电池板无法发电的情况频发。甚至有因架台无法支撑雪的重量，导致出现一连串电池板倾倒或脱落等损害。

    保护太阳能电池不遭雪灾的“布”

    可乐丽生活材料公司（大阪市）利用碳纳米管（CNT）开发出了可解决这一问题的产品。

    产品的名称是“布加热器”（下图）。乍看上去就是一块普通的布，但把手靠近其表面，会感到一丝丝的温热。其实，整块布都在发热。

图示:可乐丽生活材料开发的布加热器整体均匀发热（左）。通过在山形县安装到太阳能电池板上进行融雪实验，确认了收益性（右）

    CNT具有导电性。把CNT均匀溶解在液态塑料中，将聚酯纱线浸泡在其中浸涂。这样制成的纱线叫作“CNTEC”，将其作纬线，用通常的聚酯纤维作经线，织成的布料即为“布加热器”。在CNTEC的两端安装电极并接通电源，其中就会有电流通过，在电阻的作用下会产生热量。因为每条纱线都在发热，所以整块布会均匀加热。

    电热毯和道路融雪等常用的镍铬合金丝是只有S形布线发热。想要实现整个面均匀加热，就要消耗大量的电能。而使用CNTEC的布加热器能够实现大面积均匀加热，可使耗电量减少2～3成。

    如果为太阳能电池板配备这种布加热器，就可以防范雪灾。不过，即使这种方法能够融雪，但如果耗电量太大就不划算了。为此，可乐丽生活材料公司制作了试制系统，在山形县多次进行了验证试验。关于试验结果，该公司社长鸟生雅夫介绍说：“与融雪使用的电能相比，清除积雪后增加的发电量更多，有足够的经济性。”

    可乐丽生活材料公司计划在10月前后开始销售CNTEC，今后还将继续探索新用途，例如用于道路和房顶的节能型融雪系统、电热毯等。

    CNT是名城大学教授饭岛澄男于1991年在全世界首先发现的。虽然CNT与其他材料相比特性超群，但应用于产业的技术难度高，一直没有突破“梦幻新材料”的领域走向实用。不过，时至今日，随着实用化相关技术的大幅进步，CNT正在逐渐改变我们的生活。

    CNT的电特性（易通电等）、机械特性（强度等）、热传导性都远远超过其他材料。使用加入了CNT的复合材料，可以在广泛的领域开发出新型节能且多功能的设备。

    CNT有只有一层管的单层CNT和有多层管的多层CNT之分。多层CNT比较容易生产，昭和电工等企业已经开始量产。前面提到的可乐丽生活材料公司使用的也是多层CNT。

    而单层CNT虽然量产困难，但与多层CNT相比，特性明显高出一筹。

    举例来说，住友精密工业正准备开发利用铝和单层CNT合成的复合材料，计划将其用于飞机发动机和电动油压设备上安装的热交换器（下图）。CNT的传热性好，散热性是普通铝的4倍。因此可以制造出轻巧、小型的热交换器，提高飞机的燃效。

图示:住友精密工业开发的喷气式发动机用热交换器。通过合成铝和单层CNT，把散热性提高到原来的4倍，并且实现了轻量化。

    2013年7月，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）与单层CNT融合新材料研究开发机构、日本产业技术综合研究所（产综研）开发出了由单层CNT和铜组成的复合材料。这种材料实现了划时代的性能，在电导率（易通电性）与铜相当的前提下，电流密度高达铜的100倍，而且还不会发生断裂。只需铜线的百分之一的截面积，就能通过与铜等量的电流，而且，即使温度升高，电阻也不易增加。如果将其应用于纯电动汽车的马达，可以大幅缩小马达的体积和重量。

    目标是每克100日元

    碳纳米管的量产化也有了眉目。2013年12月，纳米技术风险企业——名城纳米碳（名古屋市）利用产综研开发的“eDIPS法”生产技术，建成了能够以过去100倍的速度连续生产高品质、高纯度单层CNT的工厂。该公司是日本唯一一家能够商业生产高品质单层CNT的企业。这座工厂生产的单层CNT即将在2014年内上市销售。

    但是，工厂一天的产量只有区区几克，目前还是每克10万日元左右的天价。不过，名城纳米碳的社长桥本刚说：“在成本中，人工费占到了9成，我们希望通过扩大规模、提高运营效率，使价格在2、3年内降到每克1万日元。”

图示:结构简单、性能卓越的碳纳米管（CNT）

    对于面积约为50平米的触摸面板，制作其透明导电膜只需要使用1克的单层CNT。如果价格能够降低到5万日元左右，就有望实现普及。

    名城纳米碳还计划在5～10年后，实现每年10吨的量产规模，把价格降低到每克100日元。到那个时候，CNT还能开辟出电池添加剂这一新用途，能够降低电池内部的电阻，释放出更多的电能。

    电池在充放电时会反复膨胀和收缩，在这个过程中，材料会不断劣化。而CNT基本不会伸缩，添加到材料中可以大幅延长电池寿命。因为CNT的生产要使用大量氢气，因此名城纳米碳还打算与化学厂商合作。

    另外，最大限度发挥单层CNT本身特性的技术开发也在进行之中。

    在单层CNT的用途中，最被看好的是超节能的高性能计算机。单层CNT的电子活动性是硅的10倍，只需极少的能量就能完成高速运算处理。利用单层CNT可制造出超越硅的极限的集成电路。

    单层CNT的课题——分离及精制技术也进展显著。在制造单层CNT时，金属型CNT与半导体型CNT的比例为1:2。在这种混合状态下，CNT无法发挥出原本的性能。

    2013年12月，日本科研人员成功开发出了高效分离技术。这项技术的原理是在圆柱形容器中填充凝胶，在其中注入单层CNT溶液后，留下的只有凝胶容易吸附的CNT，其他的全部顺着容器流走。然后改变凝胶的pH值等条件，再次注入之前流走的溶液。通过重复这一过程，就可以使金属型CNT和半导体型CNT以高纯度分离。

    通过为布线采用金属型CNT，为晶体管采用半导体型CNT，可以制造出集成度超高、超高速、超低功耗的计算机。

    风险评估还在进行

    作为一种环保材料，CNT也并非没有弱点。有看法指出，大量吸入CNT后，有可能像石棉一样，引发癌症和间皮瘤等疾病。

    具有极强的耐热、耐化学性的石棉也曾是备受追捧的“梦幻材料”。但是，因为在应用于产业之前没有充分检验其有害性，这种材料引发了严重的健康危害。为了不重蹈覆辙，现在全世界的研究机构都在开展CNT的风险评估。

    2011年，日本产综研安全科学研究部门主任（现任研究员）中西准子领导的NEDO项目组制作了CNT的风险评估报告，报告提出，在工作环境下，CNT的容许暴露浓度为0.03mg/m3。目前，各企业都参考这个数字，自主实施安全管理。

    产业界已经发出呼吁，希望国家明确风险管理标准，制定相关法律。但CNT的形状和硬度因目的和用途而异，有害性也差别巨大，很难一概而论。

    为此，NEDO于2013年10月制定了“安全性试验流程规范”，作为企业在确认其使用的CNT的安全性时遵循的方针。

    根据这一规范，企业无需实施耗时漫长、成本高昂的动物试验，即可简单、快速地对呼吸系统受到的影响进行评估，为评估形状各异的CNT提供了条件，也将低了企业自主管理的难度。

    东京大学特聘教授岸本充生解释说：“在大约5年前，大家对于CNT还觉得‘可怕、未知’。但随着研究的推进，大家逐渐形成了一致的意见，那就是通过控制长度、硬度和表面状态，CNT可以安全使用。”为了不让这种“梦幻材料”只是黄粱一梦，对于CNT的安全，必须要有足够的重视。