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近日,科学家研制出了一种纳米牙刷,可以对非常小的表面进行清洁。
这种极小的牙刷由数以万计的碳元素纳米管构成,比发丝还非常纤小,甚至可以用来在毛细血管的内壁作画。
这种牙刷的研发人员之一,纽约特诺伊Rensselaer技术学院的帕里克勒·阿亚坚说纳米管除了非常小之外,还有其他有别于传统刷毛的优点。通常用来制作刷子刷毛的材料有动物毛、人造纤维和金属丝。但它们都有自己的局限性。金属易受腐蚀,容易磨损;毛发不够硬而人造纤维则容易受热熔化。
阿亚坚说,另一方面,碳元素纳米管强度是钢的30倍,而密度却只有钢的五分之一。它们有高弹性、高耐热性,且表面区域大甚至还能导电。而最后一个优点使它非常适合用在电动发动机的导电刷上。
他和曹安源以及美国火奴鲁鲁夏威夷大学的同事合作设计出了这样的刷子。这种刷子有一个金刚砂纤维的基座。在这个基座上,碳纳米管长成单个成行的纤毛状的就像一把牙刷,而长成一束纤毛状的则想便池刷。在基座的一端覆盖有黄金,它的作用就像一个把子同时也限制了纳米管,使其不能在这一端生长。阿亚坚说它们的尺寸是丰富多变的,不过一般一束纳米管的直径不会小于几微米。
这种刷子的用途广泛。它已经被用来从平面上以及其他表面只有显微镜才能看清的凹槽上扫除直径在50纳米的分子了。研究者还将尖端有三个分叉的刷子的黄金把手附着在一个小型的电动发动机上。这样,刷毛就可以在300微米宽的毛细管中旋转,清除内壁上的污物。然后,再刷子上蘸上红色染料,就可以用同样的方法在细小的洞中作画。
阿亚坚说尽管他还不能确定是什么原因,但这种刷子清洁小分子的能力似乎非常好。“或许是通过静电相互作用完成了清洁,如果纳米结构物的表面很大,清洁的效果可能更好。”现在,研究小组的目标是将这种刷子用在更精细的微电子和生物医学用途上。 |