Denne nye udvikling kunne endelig være nøglen til rumelevatorer

I de seneste år, forskere har gjort store fremskridt med at lave nye materialer af virkelig små dele - og med små, vi taler ting målt i nanometer, en enhed så lille, at det nok er svært for de fleste af os selv at forestille sig det.

Hvis du vil prøve at visualisere nanoskala, overvej, at en DNA -streng i en af ​​dine celler er omkring 2,5 nanometer i diameter, og et ark papir har en tykkelse på 100, 000 nanometer. Hvad er værdien af ​​sådanne minimale strukturer? For en, det er muligt at lave nanomaterialer, der er utroligt stærke, men også let, og at udstyre dem med andre egenskaber, såsom evnen til at lede elektricitet.

Okay, så det lyder måske ikke helt tankevækkende nok. Prøv dette, dengang:Det ser nu ud til at være muligt at lave tråde af virkelig, virkelig små diamanter, der er stærke nok til at understøtte en kæmpe elevator, der strækker sig kilometer helt op i rummet.

Denne udsigt er blevet rejst af forskere fra Penn State University for nylig opdaget, hvordan man producerer ultratynde diamantnanotråde, som måske viser sig at være de stærkeste menneskeskabte materialer, der nogensinde er skabt.

Teamet skabte en lang, tynd streng af carbonatomer, arrangeret på samme måde som den grundlæggende enhed i en diamants struktur-zig-zag "cyclohexan" -ringe med seks carbonatomer bundet sammen, hvor hvert kulstof er omgivet af andre i form af et tetraeder. Hvis det lyder for komplekst, forestill dig nanotråden som en halskæde, der er trukket sammen fra de mindst mulige diamanter - lavet af ting, der er ekstraordinært stive og stærke.

"Det er potentielt blandt de stærkeste materialer, hvis ikke den stærkeste, nogensinde kendt, "siger Penn State kemiprofessor John Badding, en af ​​undersøgelsens forfattere.

Hvis forskere kunne skabe en perfekt diamant nanotråd uden fejl, Badding siger, det kan matche eller overstige kvaliteterne ved sp2 carbon nanorør, dannet ved at rulle et nanofiberark ind i et rør, som indtil nu har været de stærkeste menneskeskabte materialer skabt.

Selvfølgelig, hvis du prøver at vise folk, hvor superstærk noget er, det hjælper at have et eksempel på noget, du kan gøre med det. (Du ved, ligesom den gamle Crazy Glue -reklame, der viser fyren i hårhatten, der limer sig til en stålbjælke og derefter dingler af det.)

Op forbi atmosfæren

Når der trykkes på, Badding tænkte på ideen om at bruge diamant nanotråde til at bygge en rumelevator - et koncept, hvor et kabel fastgjort til jorden i den ene ende og en stationær satellit i den anden ville tillade mennesker, udstyr og anden last for at stige op i rummet. Det er en idé, der først blev forestillet af den russiske rumforsker Konstantin E. Tsiolkovsky helt tilbage i 1895, og populariseret af science fiction -forfatteren Arthur C. Clarke i hans roman fra 1979 "Paradisets springvand".

En rumelevator kan gøre rejser til og fra rummet meget billigere, sikrere og mindre stressende end den er i dag. Men at bygge en ville koste så meget som $ 100 mia. med ét skøn. Og du bliver nødt til at gøre det fra ting, der er stærke nok til at modstå de enorme kræfter, som en sådan struktur ville blive udsat for.

Kommerciel udvikling

Mens Badding understreger, at udviklingen af ​​diamant -nanotråde er i de meget tidlige stadier, et canadisk firma har for nylig udstedt et amerikansk patent på et 12,4 kilometer højt rumelevedesign synes temmelig interesseret i at se på det nye materiale. (Se video herunder.)

"Hvis trådens styrke i kommerciel produktion er betydeligt højere end Kevlar, så kan vi måske komme endnu højere, "siger Thoth Technology, teknologichef Brendan Quine via e -mail.

Quine sagde, at diamantnanotråde kunne bruges til at forstærke de pneumatiske elementer i den foreslåede rumelevators struktur. "Vi kommer dog til at få brug for dem i store mængder, "tilføjede han." Vores struktur har en masse, der ligner den af ​​verdens største supertankere, der bruges til at flytte olie rundt i verden. "

Badding siger, at ved at pille ved den kemiske sammensætning af diamant -nanotråde, det kan være muligt at lave endnu mere fantastiske materialer. "De kunne have interessante elektroniske egenskaber, for eksempel, " han siger.