水是生命之源,在地球上有着无足轻重的位置,地球上71%面积是海水,人体中水分也占到了60%-70%,在一个标准大气压下,水的熔点是0℃,沸点是100℃,超越100℃水就会气化。
关于水的特性咱们早已熟知,可是科学家发现了水的一个反物理特性,水在105摄氏度的高温下居然会结冰,这个成果也让许多学者跌破了眼镜。
当科学家把碳纳米管浸入含有水的容器中时,发现了几个的水分子能够钻入纳米管中,当加热碳纳米管时,内部的水分子呈现出失常的物理特性,居然结冰堵住了纳米管!科学团队运用振荡光谱成像技能调查了水分子在内部的运动状况,发现这种“冰”的结构和一般的冰不同,是水分子与碳纳米管之间构成的一种特别的晶体结构,这儿咱们也把它称之为冰。
而且不同直径的碳纳米管,水的结冰温度都不同。纳米管的直径越小,水分子变成冰柱所需求的温度就越高。
当科学家把单个水分子(直径大约是0.4纳米左右),放入直径只需1.05纳米的碳纳米管中时,水会在105度结冰,而当碳纳米管的直径变成了2纳米时,水分子居然在零下83摄氏度才会结冰。碳纳米管的直径哪怕只相差0.1纳米,水的结冰温度都会相差20摄氏度。
或许咱们我们能够类比成微观和微观世界微粒的特性,就像物理学中牛顿的经典力学只适用于微观低速的状况,而在微观世界就不再适用,而是有另一套物理系统。水分子的这种奇特特性也让科学家难以解说。
为了在实际中得到运用,美国阿贡国家实验室的Alexander Kolesnikov教授和他的团队运用强脉冲中子源来进行实验,而且改进了碳纳米管的结构,让水分子在碳纳米管内永久都不或许结冰,即使是在绝对零度,零下273.15摄氏度都不会结冰。不管是哪种碳纳米管的结构,只需能够大范围的运用于飞机和航天资料都是百利而无一害。
飞机在高空的低温环境下飞翔,常常会面对结冰的问题,飞机引擎和机身外壳如果能运用碳纳米管制作的资料,不光能够减轻机身分量,进步安定性,还能够反抗低温环境,削减损耗。
科学家欲经过操控碳纳米管的结构和直径巨细来操控水分子的冰点,载人火箭发射到回归地球的过程中,必定过阅历外壳高温的状况,能够在航天资猜中混合直径1.05纳米的碳纳米管,温度超越105摄氏度就会和空气中少数的水分子一同结冰,以此来下降抵消外壳的高温,大幅度提高安全性。