纳米技术,解决能源危机的王牌

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  从不断进化的太阳能电池到超导电缆的广泛应用,用极其渺小的新材料来解决能源这样的重大课题——纳米技术当仁不让。
  
  有发展前景的产业
  
  所谓纳米技术,现代人类已不再陌生。纳米技术,是指采用100万分之一毫米的规格材料来自由操作物质的一种技术。可以应用它解决从计算机的电子回路到化学等各个领域的几乎所有问题。
  其中,最令人关注的是与能源相关的纳米技术。目前,世界各国对纳米技术的开发研究都投入了丰厚的资金,应运而生的诸多优秀的纳米技术科学家也格外抢手。特别是与能源相关的研究,他们责无旁贷且始终活跃在科研第一线。据德国的纳米技术企业马西奈里公司的科尔布西事业部长介绍,无论怎样培养,人才的匮乏仍显捉襟见肘。该公司毅然决然地将投资目标转向了纳米技术太阳电池的机械装置的制造,但眼下的技术人员却凤毛麟角。“无论怎样,这是一个很有发展前景的产业”,他踌躇满志道。
  纳米技术几乎可以使所有与能源相关的领域发生一场深刻的革命。譬如,若将太阳电池的表面加工成波纹状可以增加受光面积,但若采用纳米技术来操作,就能使同样面积的太阳能电池板采集到更多的太阳光能量。由于旧式的太阳能电池基本上使用的都是造价较为便宜的硅片,故其效率远远低于柔软性较高的纳米材料,用纳米技术解决能源问题是大势所趋。
  
  研发势头如火如荼
  
  原油价格的居高不下是纳米技术广泛引起注意的一大原因之一。早在2001 年美国克林顿政府期间,就曾投资4.95 亿美元资助纳米技术的研究。2003 年,布什政府推出更为积极的方针,决定在4 年间投入36.5 亿美元来资助这项研究。眼下,全球范围内的纳米技术研究气势如虹。
  意大利的伊特尔布莱贝蒂公司针对现有汽车的汽缸和活塞内使用的是耗能巨大的零部件及设计结构,巧妙地应用了由纳米分子合成的添加剂,结果大大提高了发动机的燃烧效率。今年3 月,已着手大规模销售这种纳米分子合成的添加剂。另外,许多著名的石油企业,为防止在寒冷地域铺设的石油输送管道冻结,而专门投入大量的人力物力,应用纳米技术开发各类防冻材料。除此,还有应用纳米技术对现有输送电网的改造工程。据悉,这是一项被认为是市场潜力巨大的革命性工程。陈旧老化的高压电线几乎都是用铝合金材料制成的,由此而造成电能损耗惊人。譬如,若输送90千米距离的电力,则要白白损耗掉大约10%的电量(电力的损耗与距离和输送电线的使用年限成正比)。
  若采用由碳纳米导管制成的超导缆线来输送电力,则输送电力的损耗仅仅为原来的1/10 以下。将碳加工成微细导管的工艺是一项极其复杂和难度很大的高精尖技术。目前的研发成果有采用超高热量加工碳的方法和采用激光粉碎加工碳的工艺,以及用化学物质将碳浸泡的技术等。毋庸置疑,采用纳米技术还能大大节省电费。
  
  应用寄予厚望
  
  针对纳米技术的各类难题,“全世界的科学家们都在全身心投入研发工作。无论是产业界,还是国防工业,抑或航空航天产业,几乎都能分摊到政府的资助金”,赖斯大学碳纳米技术研究所的托尔所长欣慰地说。
  目前,法国也对纳米技术的开发和应用寄予厚望。若法国能如愿制造出价格便宜的碳纳米导管的话,则可以在全法国远离城市的那些人烟稀少的地域,广泛兴建风力、水力和太阳能发电设施,而且耗资不多。成本不高必然使电费降低。若能顺利解决输送电力损耗这一关键性课题,则电力公司与供发电企业就不存在距离上的麻烦和纠纷了。从电费较为便宜的地域购进电力将变得实惠可能。法国政府还筹划,除了加紧开发碳纳米技术外,还可更多地从常年艳阳高照的地域引进用太阳光发出的电力,从多雨多水的地域引进水力发出的电力。除此,还可以根据全国的地理时差造成的用电峰谷统一调配电力。
  据赖斯大学的研究机构计算,若能将相距2 000 千米之遥的达拉斯与洛杉矶两座大都市用纳米技术制成的输送电网连接起来,仅从所购买的廉价电力来计算,这两座大都市每年的电费就将节省1.37 亿美元。由此来看,虽然纳米的尺寸只有一根头发直径的10-6,几乎是世界上最不起眼的“小不点”,但它的本领却是无限的,无与伦比的。
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