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第十六章 丝状金刚石

10月29日(周五),陈院长让李董赶紧去一趟研究院,有重要消息。

李董带上齐浩初和孙鸿哲一起来到研究院,陈院长让研究员带着南丽一行人来到了实验室。

三角洲研究院的实验室是一整栋大楼,分成一个个不同的实验室。目前看到的实验室墙壁上是大面积的透明防护窗,可以观察到内部的实验过程。实验室内有多台高精度的仪器,除了墙角放置的一台显微镜,其他的齐浩初完全看不懂做什么用的。

整个实验室被恒温恒湿的系统控制,确保实验过程中温度和湿度的稳定性。中间有一排实验台,上面布满了各种试剂和玻璃器皿,整齐地摆放着。陈院长给大家讲解着台面上正在进行的实验,包括DNA拉直和金属离子的沉积,设备周围散发着一股淡淡的化学药剂的气味。

整个制造是一个很长的生产线,第一个池子里,是先溶解了一些特殊的细菌,释放里面的DNA并拉直作为,之后通过DNA聚合酶和逆转录酶,将新的核苷酸源源不断地拼接到DNA上,就像组装铁轨一样,形成绵绵不绝的DNA长链。DNA长链被均匀摊开排列整齐,之后通过传送带把DNA长链送入第二个池子。

第二个池子里,含有金属离子,通过电化学沉积的方式在DNA表面镀上一层非常薄的金属涂层,形成一种微型的金属麻花。

第三个步骤是将金属麻花送入一个高温反应炉,通过碳原子的化学气相沉积,将甲烷分解产生的碳原子又沉积到金属麻花上,由于特殊的形状控制,碳原子应该只附着在长链上,而不会把金属麻花完全包裹起来,就形成了双螺旋碳纳米管。

第四步将双螺旋碳纳米管送入溶解池,在不破坏碳纳米管的情况下,溶解里面的金属和DNA,就剩下了空心的碳纳米管,这时通过精确的水流旋转控制,将之前排成一排的碳纳米管扭到一起。这个过程中碳原子在共价键作用下会向内聚拢,互相吸附在一起。上下三层的碳原子,每6个会组合成像金刚石一样的六边型结构。

第五步是低温烘干,去除水分和溶剂,这时得到的丝线,直径不到头发丝的十分之一,里面包含了大约2千5百万根碳纳米管。

第六步就是绕卷存储了。

陈院长一口气连着继续说:“这里有个意外收获,就是第三步碳原子沉积的时候,原本是设计生成双螺旋碳纳米管的。可不知怎么的,发现在螺旋的两侧,也产生了两条碳链,变成了四螺旋碳纳米管。从横截面上看,形成了十字形。最终碳原子不像金刚石那样形成笼状结构,而是互相交叉形成了管状长链结构。两组双螺旋结构的碳纳米管互相嵌套在一起,产生了1+1大于2的效果,实测抗拉强度翻了6倍,差不多有4300Gpa。目前这种10微米直径的丝线,就能吊起300多千克的物体。我们以这个为基础,用100根细丝编织成更粗的丝线,直径差不多刚好和头发丝一样。因为编织的效果,抗拉强度又提升到了3倍。”

陈院长吸了一口气,略微颤抖地说道:“李董,你知道现在抗拉强度是多少了吗?已经超过12万GPa了,头发丝这么细的丝线,可以吊起100吨的重量了,相当于一辆大型挖掘机。除了用激光灼烧,已经没有其他常规方式可以拉断了。理论上这种碳纳米管,也可以算作一种丝线状的金刚石。”

“丝状金刚石,听着真霸气!”李董也是非常激动,“要不正式的名字叫金刚纳米丝吧?”

陈院长也表示认同:“金刚纳米丝,这名字不错,比双螺旋碳纳米管好记。”

未编织的金刚纳米丝像极细的蚕丝一样,只是颜色是深黑色,还有一些光泽,长且柔韧,绕在一个线轴上。由于金刚纳米丝极细,中间似乎无法直接看到金刚纳米丝的本体,只能根据淡淡的反光作为金刚纳米丝存在的依据。

研究员拿出一个架子,上面有两根金属棒,表示这中间固定了一根金刚纳米丝。

齐浩初还是不太能看见,中间真的有东西吗?

接着另一位研究员拿来一把新的螺丝刀,只见他小心地在两根金属棒间轻轻一挥,螺丝刀的前端就干脆利落地飞出去了,好像从一开始就是断了的一样,断裂的截面也呈现出光洁的镜面。

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