崛起在微观世界——访清华大学碳纳米管专家韦进全老师

本刊记者 井芳芳

崛起在微观世界
——访清华大学碳纳米管专家韦进全老师

本刊记者 井芳芳

1991年在日本NEC公司基础研究实验室里，电子显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检测石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了同轴管状的碳分子,这就是“Carbonnanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。从被发现到现在，碳纳米管不过经历了十八个年头，还是一种具有旺盛生命力的新材料，因此引得无数的青年学子加入到碳纳米管的研究队伍中，清华大学的韦进全老师就是其中的一位。

韦进全老师是广西象州人，1999年1月他师从清华大学吴德海教授，开始单壁，双壁碳纳米管的合成，表征，性能和应用等研究。在吴德海教授的指导下，走进了诱人的纳米世界。迄今已发表学术论文50余篇，授权了8项国家发明专利。

碳纳米管是由一层或者多层石墨层片按照一定螺旋角卷曲而成的、直径为纳米量级的无缝中空管。仅由一层石墨层片卷曲而成的称为单壁碳纳米管(single-walledcarbonnanotubes, SWNTs)，而由多层不同直径的单壁碳纳米管以同一轴线套装起来的称为多壁碳纳米管(multi-walledcarbonnanotubes, MWNTs)。碳纳米管由于具有独特的结构，优异的综合性能以及广阔的应用前景而引起科学家们的广泛关注。

2001年5月底，韦进全老师所在的课题小组意外地合成了分米量级的超长单壁碳纳米管！在此基础上，韦进全老师采用催化裂解法成功合成了双壁碳纳米管宏观薄膜和长丝，其工艺参数范围比单壁碳纳米管的更宽。

不久后，韦进全老师发现添加剂硫能够促进碳纳米管的可控生长，随着硫浓度的适量增加，碳纳米管会呈现单壁、双壁、多壁的不同层次，也就是说，可以通过对硫浓度的细微改变来实现对碳纳米管层数的控制！也就是说，微小无序而又不可捉摸的碳纳米管，从此可以变得“乖巧听话”了。

2004年，韦进全老师发现碳纳米管具有明显的电致发光性能，于是有了进一步制作碳纳米管灯泡的想法，但是韦进全老师找不到愿意帮忙的灯泡封装厂，他就到校外找了一位玻璃工人，勉强用手工封装出一个以碳纳米管做灯丝的灯泡。随后在某研究所进行的辐射性能测试表明，碳纳米管具有比黑体辐射更高的发光效率，可能具有冷光行为，同时还表现出发光阈值电压低、相同电压下照度更高、特别是电阻随温度变化不明显等特点，节能潜力很大。碳纳米管灯泡的初步研究结果在APL（AppliedPhysicsLetters,《应用物理快讯》杂志）上发表后，Nature编辑部当周即发表评论，说这是对爱迪生电灯泡的一种“回归”，因为爱迪生在发明钨丝电灯泡前，最早也是用碳做灯丝的，但这决不仅仅是一个简单的“复古”与回归。Science编辑部评论说这是“第一个清晰可见的、表明纳米技术具有更高效率的实例”。

2007年2月，韦进全老师参与的“碳纳米管宏观体的研究”获2006年度国家自然科学奖二等奖。之后，他总结了研究各种碳纳米管宏观体的制备、性能以及应用的成果，并在此基础上，撰写了《碳纳米管宏观体》，系统地介绍了各种碳纳米管宏观体的制取工艺、检测和表征、生长机制，以及相关特性和潜在应用。这本书不仅适合于从事纳米科技的专业人员、研究生以及具有一定材料基础知识的研究人员，也适合于对碳纳米管感兴趣的非专业读者。这是一本普及碳纳米管知识的好书，能让更多人了解碳纳米管，从而带动碳纳米管的实际应用。

韦进全老师说：“关于碳纳米管的研究，我们与世界基本同步。十八年来世界各国的研究，已经让我们十分熟悉了碳纳米管的性能特点以及制备技术。现在，各国的科学家已经把重点转移到了碳纳米管的大规模实际应用上。虽然目前，碳纳米管已经有了小范围的应用，如衣物材料，球拍等，但是大规模的应用还有待时日。这也是我们目前努力的目标。“

我们相信，在不久的将来，韦进全老师一定会实现自己的目标，碳纳米管一定会在我们的生活中发挥出它不可替代的重要作用！