碳纳米技术在日本
新华网记者张可喜　2001-04-02 16:55:43

　　
　　 纳米技术研究开发热现已在全球兴起，碳纳米技术就是其中热点之一。科学技术比较发达的日本在碳纳米技术方面的研究开发十分活跃，并不断取得新进展。

　　 １９８５年，美国科学家里查德·斯莫利首先发现了碳６０分子的富勒结构——像足球一样，呈中空网状结构。在其中填充不同的金属原子等，就能够使它具有超导体或半导体性质，因而有可能成为取代硅半导体的新型电子材料和医用材料。在此基础上，日本科学家饭岛澄男１９９１年又发现了管状碳６０分子——碳纳米管。它是碳原子结成六角形的网状圆桶形结构，强度超过钢铁，导电性能优于铜，导热性能胜过钻石，用途广泛，因此被视为纳米材料中的希望之星。

　　 继发现碳纳米管之后，日本在纳米材料开发方面不断有新发现，例如东京都立大学阿知波洋次使用激光照射，开发出了硫化钨和硫化钼的富勒结构（直径仅数十纳米）；东京大学中村荣一教授使用化学方法对碳富勒结构进行处理，获得了直径达到十万分之三毫米的中空球体；东京工业大学吉村昌弘教授与美国学者一道发现了直径为数百纳米至１微米、最长为５微米的针状、棒状、桶状等多种多样的纳米碳结晶，它们由数百到上千层碳原子结成的薄膜重叠而成，具有良好的导电性和化学稳定性。

　　 碳纳米管的问世也促使世界各国掀起一场激烈的应用性研究与开发的竞争。美国科学家首先提出，可把碳纳米管用作燃料电池储氢材料，美国ＩＢＭ公司（国际商用机器公司）应用它开发出了晶体管和电子计算机运算用逻辑电路。日本也不甘落后，三重大学等用碳纳米管作电子源，制作场致效应显示器（ＦＥＤ）获得了成功，目前这所大学已开发出薄型彩色显示屏的样品。日本姬路工业大学和企业合作已试制出纳米级的碳线圈、碳钻头、碳管道、碳杆等，据认为它可应用在微型机械、医疗和生物技术等方面。另外，使用碳纳米管制造充电式电池也是日本今后的研究开发课题之一。

　　 尽管日本在碳纳米管的应用方面下了不少力气，但与美国相比仍然优势不大。因此它把重点目标放在碳纳米管制造技术上。日本信州大学教授远藤守信开发出的应用化学气相生长法制造出了碳纳米管的工艺，目前这种工艺已由企业采用并建成批量制造用的中试设备。大阪瓦斯公司还开发出了用电子束照射碳氢化合物（碳中间体）制造纳米碳管的方法。电弧放电法则是日本本庄化学公司正在开发的制造碳纳米管的技术。这些制造工艺目前都还不大完善，需要继续改进和提高。


　　 日本专家认为，关于碳纳米技术的研究开发竞争日益激烈，日本不能有丝毫的放松，否则会失去已有的部分技术优势，以至在与美国竞争的生物技术和信息技术领域落后之后，再一次落在美国后面。