眾所周知,水是生命之源,在地球上起著舉足輕重的作用。 地球面積的71%是海水;人體也佔水的60%-70%。 在標準大氣壓下,水的熔點為0℃,沸點為100℃,100℃以上的水將氣化,我們已經熟悉水的特性。 但是科學家們發現了水的一種抗物理特性,水在105攝氏度的溫度下結冰。 這個結果也讓許多學者在眼鏡下。 下面我來給你看看。
當科學家將碳奈米管浸入含水容器時,發現有幾個水分子鑽入奈米管。 加熱碳奈米管時,內部水分子表現出異常的物理性質,竟然結冰堵塞了納米管! 科學小組利用振動光譜成像技術觀察水分子在內部的運動,發現這種“冰”結構不同於一般的冰,它是水分子和碳奈米管之間形成的一種特殊的晶體結構,我們在這裡也稱之為冰。
經過多次實驗,發現不同直徑碳奈米管的凍結溫度不同.. 奈米管的直徑越小,水分子成為冰柱所需的溫度就越高。當科學家將單個水分子(直徑約0.4奈米)放入直徑僅為1.05奈米的碳奈米管中時,水在105度結冰。 當碳奈米管的直徑變為2奈米時,水分子在零下83攝氏度時凍結.. 即使碳奈米管的直徑只有0.1奈米,水的凍結溫度也會變化20攝氏度。
也許我們可以比較巨集觀和微觀世界粒子的性質,就像牛頓物理學中的經典力學只適用於巨集觀低速狀態,而不再適用於微觀世界一樣。 水分子的這種神奇特性也使科學家難以解釋。
在實際應用中,Alexander Kolesnikov教授和他在Argonne國家實驗室的團隊使用強脈衝中子源來測試和改進碳奈米管的結構,使水分子永遠不會凍結在碳奈米管內部,即使在絕對零減273.15c.無論什麼樣的碳奈米管結構,只要能廣泛應用於飛機和空間材料都是有益的,沒有危害的..
我們知道,飛機在高空低溫環境下飛行,往往面臨結冰的問題,如果飛機發動機和機身外殼可以使用材料製成的碳奈米管,不僅可以減輕機身重量,提高穩定性,而且可以抵禦低溫環境,減少損失。
科學家希望通過控制碳奈米管的結構和直徑來控制水分子的冰點。 當載人火箭發射回地球時,它一定經歷了殼層的高溫,在航天材料中混合了直徑為1.05奈米的碳奈米管,並在105攝氏度以上的溫度下與空氣中的少量水分子凍結,從而減少了殼層的熱量,大大提高了安全性..