從不斷進化的太陽能電池到超導電纜的廣泛應用,用極其渺小的新材料來解決能源這樣的重大課題——納米技術當仁不讓。
有發展前景的產業
所謂納米技術,現代人類已不再陌生。納米技術,是指采用100萬分之一毫米的規格材料來自由操作物質的一種技術。可以應用它解決從計算機的電子回路到化學等各個領域的幾乎所有問題。
其中,最令人關注的是與能源相關的納米技術。目前,世界各國對納米技術的開發研究都投入了豐厚的資金,應運而生的諸多優秀的納米技術科學家也格外搶手。特別是與能源相關的研究,他們責無旁貸且始終活躍在科研第一線。據德國的納米技術企業馬西奈里公司的科爾布西事業部長介紹,無論怎樣培養,人才的匱乏仍顯捉襟見肘。該公司毅然決然地將投資目標轉向了納米技術太陽電池的機械裝置的制造,但眼下的技術人員卻鳳毛麟角。“無論怎樣,這是一個很有發展前景的產業”,他躊躇滿志道。
納米技術幾乎可以使所有與能源相關的領域發生一場深刻的革命。譬如,若將太陽電池的表面加工成波紋狀可以增加受光面積,但若采用納米技術來操作,就能使同樣面積的太陽能電池板采集到更多的太陽光能量。由于舊式的太陽能電池基本上使用的都是造價較為便宜的硅片,故其效率遠遠低于柔軟性較高的納米材料,用納米技術解決能源問題是大勢所趨。
研發勢頭如火如荼
原油價格的居高不下是納米技術廣泛引起注意的一大原因之一。早在2001 年美國克林頓政府期間,就曾投資4.95 億美元資助納米技術的研究。2003 年,布什政府推出更為積極的方針,決定在4 年間投入36.5 億美元來資助這項研究。眼下,全球范圍內的納米技術研究氣勢如虹。
意大利的伊特爾布萊貝蒂公司針對現有汽車的汽缸和活塞內使用的是耗能巨大的零部件及設計結構,巧妙地應用了由納米分子合成的添加劑,結果大大提高了發動機的燃燒效率。今年3 月,已著手大規模銷售這種納米分子合成的添加劑。另外,許多著名的石油企業,為防止在寒冷地域鋪設的石油輸送管道凍結,而專門投入大量的人力物力,應用納米技術開發各類防凍材料。除此,還有應用納米技術對現有輸送電網的改造工程。據悉,這是一項被認為是市場潛力巨大的革命性工程。陳舊老化的高壓電線幾乎都是用鋁合金材料制成的,由此而造成電能損耗驚人。譬如,若輸送90千米距離的電力,則要白白損耗掉大約10%的電量(電力的損耗與距離和輸送電線的使用年限成正比)。
若采用由碳納米導管制成的超導纜線來輸送電力,則輸送電力的損耗僅僅為原來的1/10 以下。將碳加工成微細導管的工藝是一項極其復雜和難度很大的高精尖技術。目前的研發成果有采用超高熱量加工碳的方法和采用激光粉碎加工碳的工藝,以及用化學物質將碳浸泡的技術等。毋庸置疑,采用納米技術還能大大節省電費。
應用寄予厚望
針對納米技術的各類難題,“全世界的科學家們都在全身心投入研發工作。無論是產業界,還是國防工業,抑或航空航天產業,幾乎都能分攤到政府的資助金”,賴斯大學碳納米技術研究所的托爾所長欣慰地說。
目前,法國也對納米技術的開發和應用寄予厚望。若法國能如愿制造出價格便宜的碳納米導管的話,則可以在全法國遠離城市的那些人煙稀少的地域,廣泛興建風力、水力和太陽能發電設施,而且耗資不多。成本不高必然使電費降低。若能順利解決輸送電力損耗這一關鍵性課題,則電力公司與供發電企業就不存在距離上的麻煩和糾紛了。從電費較為便宜的地域購進電力將變得實惠可能。法國政府還籌劃,除了加緊開發碳納米技術外,還可更多地從常年艷陽高照的地域引進用太陽光發出的電力,從多雨多水的地域引進水力發出的電力。除此,還可以根據全國的地理時差造成的用電峰谷統一調配電力。
據賴斯大學的研究機構計算,若能將相距2 000 千米之遙的達拉斯與洛杉磯兩座大都市用納米技術制成的輸送電網連接起來,僅從所購買的廉價電力來計算,這兩座大都市每年的電費就將節省1.37 億美元。由此來看,雖然納米的尺寸只有一根頭發直徑的10-6,幾乎是世界上最不起眼的“小不點”,但它的本領卻是無限的,無與倫比的。