“納米飛刃”與“太空電梯”的核心是什么？

根據(jù)劉慈欣原著改編的《三體》與《流浪地球2》這兩部開年大戲，將中國科幻作品帶到新高度。電視劇《三體》剛剛完結(jié)，在劇中，原著的名場面“古箏行動”得到了完美還原，收獲好評無數(shù)。

“古箏行動”不同于傳統(tǒng)的軍事行動，是利用汪淼研究的一種新型納米材料，制造出來的韌性、強度都極高的細絲-“納米飛刃”，將其數(shù)根縱向綁在巴拿馬運河兩岸上，當敵人的“審判日號”經(jīng)過時，納米飛刃會將船身切割。

計劃的關(guān)鍵是不給敵人的反應(yīng)時間，瞬間切割成片，而船內(nèi)電腦數(shù)據(jù)即使被切開也能復(fù)原。這就保證剿滅地球叛軍組織的同時，又能順利拿到三體世界的重要資料。

電視劇《三體》大受好評的原因，除了演員的精湛表演與忠于原著以外，其重要原因之一是劇中存在大量的細節(jié)可供考究。雖然劇中并未直接說明“納米飛刃”的原材料是什么，但是從汪淼所用PPT中我們可以看到CNTs的字樣。

CNTs即為碳納米管，它被譽為新材料之王，具有超高強度（碳纖維的50~100倍）、超高的電子遷移率（銅的10萬倍）、優(yōu)異的吸波、電磁屏蔽效應(yīng)、電熱轉(zhuǎn)化率高達99%。而三體文明懼怕汪淼的根本原因，是這種材料是目前已知材料中打造“太空電梯”的最佳選擇。

人類可以憑借太空電梯這項發(fā)明，輕易到達近地空間，使得在太空建造大規(guī)模防御體系成為可能。在《三體》電視劇中只是提出設(shè)想，在《流浪地球2》中將這一震撼的場面展現(xiàn)出來，讓人嘆為觀止。

其實太空電梯這個概念早在1895年就由俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基所提出，他是受到當時剛剛建成的埃菲爾鐵塔所啟發(fā)而提出。既然用鐵都能造到343米的高度，那如果再高一點，一直建到地球同步軌道，不就可以自由且低成本往返太空了嗎？但是如何實現(xiàn)齊奧爾科夫斯基并未給出答案。

基于這個設(shè)想，科學(xué)家們經(jīng)過多年的研究，想要把太空電梯真正建立起來，如果像埃菲爾鐵塔一樣，那底座就要做的非常寬大，但即使再寬也無法支撐來自36000公里的壓力，就算把整個地球都用上也無濟于事，這個方案被果斷拋棄。既然地面上行不通，那直接從太空中垂下繩子呢？這個想法聽上去大膽，但是理論上是可行的。

地球每時每刻都在自轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生離心力，距離赤道越遠，受到的離心力也越大。可是如果把繩子系在距離赤道36000公里的高度，離心力與地心引力就會相互抵消，就形成了相對地球靜止的同步軌道。

有了理論基礎(chǔ)之后，繩索用什么材料就成了最大的難題。直到1991年，事情才有了轉(zhuǎn)機，日本科學(xué)家飯島澄男研制出碳納米管（CNTs），讓人類看到了希望。

經(jīng)過多年的研究與實踐，中國在碳納米管技術(shù)上走在了時代的前沿。上文提到《三體》電視劇中，汪淼背后介紹飛刃材料的PPT中，描述的正是清華大學(xué)魏飛老師課題組合超長碳納米管的相關(guān)內(nèi)容，清華團隊通過創(chuàng)新制備工藝產(chǎn)出超過0.5米，且具有完美結(jié)構(gòu)的碳納米管。

2018年魏飛老師課題組合成了厘米級無缺陷碳納米管，力學(xué)強度高達80GPa，實現(xiàn)重大突破，相關(guān)領(lǐng)域的科研人員仍在不懈努力，朝著高強度碳納米管纖維真正大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的方向邁進。

回到太空電梯的問題上，為了使空間站位于地球的同步軌道上，繩索必須繃直，因此該結(jié)構(gòu)需要承受巨大的拉力。目前碳納米管無論是強度還是量產(chǎn)，都遠遠達不到這個要求，更不用說運載過程中帶來的磨損、氧化等問題，所以太空電梯仍是一個美好的設(shè)想。

但這并不意味著現(xiàn)階段碳納米管是無用的，除了超高的強度，電熱轉(zhuǎn)化率也是其優(yōu)異性能之一。

傳統(tǒng)水暖采用燃氣燒水再由水把熱量帶到房間，是全屋水流大循環(huán)，雖然也有分水器的設(shè)計，但是可控溫度調(diào)節(jié)范圍小，熱量損失大，關(guān)掉再熱起來時間較慢，所以一般水暖要整個采暖季全程開啟，對能源造成浪費。

NABO漢納地暖則是利用高效遠紅外線來制熱，紅外線不熱空氣，可將熱量鎖定在人體活動的近地面范圍，進而達到高效節(jié)能的目的。同時，NABO納米地暖采用單獨回路，每個空間可獨立開關(guān)，升溫快可即開即用，還可通過APP遠程開啟和關(guān)閉，室內(nèi)無人的話可低功耗保溫，回家提前2小時開啟即可，從而做到“行為節(jié)能”。

從后期維護的角度上講，對于長期埋在地下的產(chǎn)品而言，傳統(tǒng)水暖的PVC管國標要求能用50年，根據(jù)各地區(qū)水質(zhì)不同，高溫狀態(tài)下水中的鈣鎂離子會形成水垢，附著在管道內(nèi)壁，一般2-3年需要做一次管道維護，同時嚴防跑冒滴漏，另外鍋爐通常質(zhì)保2年，8-10年要求強制報廢。