松鼠会小庄推荐给我一篇论文：《Champagne Experiences Various Rhythmical Bubbling Regimes in a Flute》。作者做了一个有趣的研究：他专门研究了喝香槟或者啤酒的时候经常能观察到的来自瓶底的气泡，气泡似乎很有韵律，有时候能均匀地不断从一点吐出来，有时候又变了节奏三两成群地出来。这帮科学家要了解的是：什么控制了气泡的呼吸频率和节奏？

而在我看来，这篇文章首先证实了这样一件事情：科学都是小资的不小资就没法对着酒杯数泡泡。科学家们甚至把香槟酒杯搬到实验室里面，用高速相机对气泡进行写真，结果发现气泡原来是从杯底一些纤维素管中吐出来的！纤维素管是从空气中的毛织物或者抹布带来，玻璃容易带正电，当然也就容易静电吸引一些空气中的纤维灰尘。

纤维管吐泡泡的物理过程很有意思，一般香槟酒或者啤酒中都过饱和了二氧化碳来增加口感，当酒水倒入酒杯后，荡入杯底的纤维管成为了气泡的成核中心：过饱和的二氧化碳通过液固气界面释放进纤维管中，一旦管内气泡鼓出，酒水又会重新填充纤维管，进行下一轮的二氧化碳释放和堆积。在不断地吸收-释放-膨胀-排出过程中，我们看到了如珍珠链一般美丽的气泡不断升腾……

当然对于我这种外行，看到的仅仅是一种过程，这几位科学家却发现纤维管居然存在着几种有规律的吐纳节奏，并且尝试用科学手段来解释。可能最有趣的结果是这几位老兄每天都会醉醺醺地离开实验室，多么值得羡慕的实验室啊！

这让我想起两年前在筑波时写过的一篇文章《筑波SEMINAR之十五：单壁碳纳米管喜欢喝绿茶》，里面讲述了一帮日本科学家用绿茶去喂碳纳米管，结果发现绿茶中含有苯环结构的杂多酚还真促进了碳纳米管的水溶性。

YY问我：陶瓷中是否喜欢泡泡，陶瓷如果填充满了泡泡岂不是成了蛋糕？

我要说，一部分人对这些残留在陶瓷中的“气泡”恨之入骨，也有陶瓷学者欣喜若狂。

在去年《Science》的一期中就专门请学者进行正反方陈述：一方说“Toward Pore-Free Ceramics”；另一方大呼着“In Praise of Pores”。

实际上，双方并没有冲突之处，只不过各自的研究矢量不太一样。陶瓷要获得高强度和高可靠性，就必须减小内部的气孔率，这对于陶瓷粉体的控制和烧结工艺的设计都一直是严峻的考验。气孔的存在不仅成为材料疲劳断裂的触发点，而且也恶化了光学透明性和成为了介电击穿的罪魁祸首，所以陶瓷研究一直都是把获得均匀致密的微观结构作为主要使命。

但是另一方面，我们又可以提高陶瓷体的体积气孔率甚至达到90%，充分发挥陶瓷材料的耐高温耐腐蚀已经传热导电等能力，使得单位质量的功能性得到最大程度地提高。严格地说，后者研究已经超越了传统对陶瓷的理解，这里我们甚至把陶瓷体作为微观相的组成单元，而不是单一“整体”的概念。

在某些特殊应用中我们可以明显看到这种材料设计的好处，比如说，作为高温分离材料多孔陶瓷可以滤过低熔点的金属而阻挡高熔点的无机物，作为生物材料多孔陶瓷可以同时满足一定的强度和其中的生物相容性，作为催化载体多孔陶瓷能充分发挥高温稳定性以及高比表面特性，作为隔热材料多孔陶瓷还可以在太空中经受高真空和大剂量辐射的考验等等。

（致密陶瓷排除气孔的过程）

陶瓷蛋糕制备方法倒是非常简单，大致说来有三种方案可以选择。

第一种方案和做蛋糕真有些相似，因为原料中不仅有陶瓷前驱体还有低沸点的溶剂或者膨化剂（如聚氨基甲酸甲酯等），这样在低温下溶剂不断蒸发和膨化剂体积膨胀的作用下，陶瓷前驱体在泡沫界面上脱水固化直至在高温下煅烧成型。这种方法当然是适合山寨界使用的，简单易行并且产量可观，但是当我们需要精确控制孔径分布大小和密度的时候，山寨版显然会束手无策。

第二种方案基本上走进新时代，利用了尺寸可控的聚甲基丙烯酸甲酯微球作为牺牲品，将陶瓷前驱体填充在微球之间，并在高温下除去微球。当然，我们何尝不可以把这些微球当作凝固后的泡泡？

第三种方法需要更多的专业知识，利用两相在不同温度下的热物理性质差别，巧妙地去除某一相而留下另一相。我觉得这种方案很像最近研究过的丝瓜纤维，更容易获得具有多层次的孔分布结构。

实际上，科学家并不仅仅满足于制备高空隙率的“陶瓷蛋糕”，为了满足某些特定的需要，我们可以对蛋糕中的内壁进行修饰，使得常规情况下的结构材料获得了更广阔的功能使用空间。写到这里，我不仅想提出一个概念：单位体积（面积）或者质量下的功能性和结构性。无容置疑，生物界的诸多设计都是在追求这方面的最大化，我们仔细研究一下骨骼、贝壳、羽毛、空竹等等，无一不体现了单位材料下的高效性。从这个方面来说，多孔陶瓷还有极大的空间值得探索。

（固态气泡的产生和气孔尺寸的梯度分布控制）

（开孔与闭孔的“陶瓷蛋糕”）

参考文献

1, J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 6989

2, J. Euro. Ceram. Soc. 2008, 28, 1389

3, Science 2008, 322, 383

4, Science 2008, 322, 381

公元02007年10月3日，一位叫做周正龙的农民声称拍到了一只野生华南虎，镇坪县林业局绕过安康市林业局，越级上报省林业厅，省林业厅当即决定奖给拍虎英雄2万元，并最终演变本世纪初中国一场啼笑皆非的‘年画虎事件’。公元01988年，在日本一个叫阿南的小城市里，一位普通的日亚公司职员厌倦了十年来生长一些磷化镓砷化镓单晶的活，也冒然越级走进公司董事长的办公室，提出了要制备氮化镓蓝光发光二极管，董事长当即决定资助500万美元的设备支持。三年后这位中村修二同学便在《应用物理快报》上发表了生平第一篇英文文章：一种用于生长氮化镓新颖的金属有机物化学气相沉积法。论文一发表便轰动了世界半导体产业界和科学界，要知道这个时候世界上有多少大公司、著名大学科研机构都在为半导体蓝光光源薄膜材料的制备工艺头痛不已，而氮化镓正是III-V族半导体材料中最具有希望的宽禁带光学材料。

问题并不在于这些科学家们不知道氮化镓，物理学上关于这种材料的能带结构、PN导电类型调控以及发光特性都有大量的理论和实验上的成果，真正让人头疼的是如果要实现这种材料的器件化，必须要使基板材料和氮化镓晶格匹配才行！正是因为这个难题全世界科学界和产业界几乎都把氮化镓抛在脑后，一股风地去研究能生长在砷化镓基板上的硫化锌、硒化锌等II-VI族半导体，即便这些半导体材料发光效率并不高，而且使用寿命很短。正如中村修二后来打趣的说，因为这些大公司的研发力量把II-VI族半导体的山头都占满了，不能竞争，只有另辟蹊径走别人不走的路。

一个人走在这条荒无人烟的路上，这确实是一条中村修二自己踏出的路，没有实验员，没有助手，难怪整个科学界都感到惊讶。他在短短四年时间克服了两个重大材料制备工艺难题，一个是高质量氮化镓薄膜的生长；另一个是氮化镓空穴导电的调控。前者他改进了金属有机物气相生长过程中组分气流进入的方式，经过多达500次试验，终于在普通蓝宝石基片上获得高电子迁移率的氮化镓薄膜；解决后一个问题采用的方法更加具有传奇色彩，当时日本Meiji大学的Akasaki和Amano教授已经报道镁掺杂的氮化镓薄膜利用电子束辐射可以实现空穴导电，但是中村修二实验发现只要控制工艺中的氢气浓度就可以大规模地得到p型掺杂材料。01994年4月，当中村修二在美国旧金山举办的春季材料会议上打开他发明的蓝色激光器那一瞬间，整个会议厅的科学家们如同小孩看烟火一般不断发出赞叹的声音。

我有时候很惊讶为什么日本这个国家总是出现这么多科学上的‘奇迹’，中村修二是个公司的普通职员而已，发明蓝色激光器之前他也只是日本一个不知名大学（德岛大学）毕业的硕士生。回想到02002年诺贝尔化学奖奖给日本的田中耕一，一时间世界化学家们都不知道这个人是谁，日本化学界也都茫然地面对记者的提问，后来才知道田中耕一只是岛津制造所的一个小职员，本科生学历，所发表的关于测定蛋白质质量的论文也只是登载在日本一个小刊物上。我在想，当我们科学界沉醉于谈论SCI、影响因子和量化指标的时候，科学变成了一个急功近利炫耀的舞台，而不是充满冒险、乐趣、坚守和奉献的探索之旅，浮躁有理么？我们的科技体制到底要将科学轨道扳向何方？

闲聊一句，中村修二虽然把最有显示度的结果都发表在美国的《应用物理快报》上面，但是对于核心的工艺成果却是通通发表在《日本应用物理杂志》上面。当然器件物理领域一些繁琐的革新是无法上一些物理化学明星期刊的，成果的优劣当然没有必要用这些期刊的高影响因子来证明。我们很多时候喜欢反过来说，国内大学科研院所网站上科技新闻的特点就是一有突破就是在Nature，Science，JACS，PRL等等上面发了什么文章，如果没有这些期刊充面子简直提不上创新。另一方面，为什么中村会将工艺上的突破全部让本国刊物来发表？我猜测这个和日本应用物理学会对于重大知识产权的保护有很大的关系，如果试图发表在他国刊物上，必然会经受‘同行求疵’而不是‘同行评价’，严重的还会出现被压制或者被某个小组抢先一步发表。原创性成果的抢先发表有时候是科学家们的战争。但是我还是鼓励好的成果在做好知识产权保护之后（如申请专利或者在国际会议上简要宣布）发表在国际刊物上，我不认为这是学术殖民化，难道美国人会因为向英国《自然》投稿而感到被殖民化？真正的问题在于我们如果选择在一个平等的舞台上表达，就要面对暂时性的开发利用能力的不平等。在知识的转化上面我们是远远处于劣势的，这是真正让人感到不平衡的地方。如果我们因为领悟力不足而放弃在世界舞台自主创新做出努力，那么最后连交学费的机会都没有。

中村修二发明的氮化镓发光二极管对人类的贡献是显而易见的：利用深紫外发光可以高效率地净化生活用水；光纤通信的传输效率得到提高；超长使用寿命和高电光转换效率的全固态白光光源将极大促进绿色能源进程。美国能源部主持的一个关于全固态照明应用节能报告中指出，02027年如果用半导体发光技术取代现有主要照明工具的话，将可以节省近660TWh，相当于让40个1000兆瓦的发电站停工。杜祥琬院士也帮中国算了一个帐：如果都改用节能灯，可以节约一千亿度电，长江三峡每年是800亿度，就是说我们能节约一个三峡还要多。我总是很同情环保主义者的很多偏激做法，之所以同情，是因为他们提供不了比科学更有效的方法来促成自然生态和人类社会融洽共处。

爱迪生曾经说过一句很有名的话：我们将生产出最便宜的电力，让富人去买蜡烛！半导体发光照明的最终实现，将来在昏黄的白炽灯下怀旧或会变成一种奢侈的享受呢。这真是一场III-V族半导体引发的能源革命。

我印象里面受过的节约教育仅限于节约用水用电，学校里面的水池会有口号张贴画，但是现在是能源社会，光靠省看来是不行的，因为要省就无法满足我们各种需求，唯一的解决方案就是提高能源的利用效率。昨天看到UCD大学能源委员会发放的一个报告很有意思，我把主要内容翻译出来，希望国内的科研院所有关能源教育部门和大学生社团可以做一点工作。

1，大学内建立电力能源监测网站。将各个教学大楼和学生宿舍楼每时的用电量做成曲线，用来对比不同历史时间电力利用率，并且可以横向比较不同建筑之间电力消耗水平。利用这种方法可以使全部学生直接感受到每天的电能消耗量，并且可以方便开展节能活动和测评节能措施的有效性。

这是Bainer大教室的用电量时间分布图，显然周末用电量比较低，高峰期一般在下午4点。纵坐标为电功率，单位为千瓦，用电量可以对曲线积分获得。曲线的形状随着季节和学期阶段而变化。足够的分辨率下可以跟踪单个用电器件的开关情况。另外曲线的突然变化还可以反映局部问题。

上面这张跟踪表格反映校园活动中心的用电情况，实时跟踪曲线和历史曲线符合的很好，至少说明了活动中心的各项活动都在正常开展，中午12点左右用电量最大，当然，这是同学们都来吃中饭了。

2，更换老式的设备，如空调等制冷设备。调查表明95年前生产的冰箱用电量是现在的两倍以上，而80年前的要三倍以上。所以学校通过补助等措施更新这些用电大户是非常有效的。UCD能源委员会通报中提到，更新每一个老式用电单位每年可以节约1100到1300度电，学校内全部更新的话可以节约40到50万度电，核算成二氧化碳排放量的话可以减少30到40万磅碳排放量，一磅为0.9斤。

3，大力植树。校园里松树比较多，松鼠也多。UCD因为绿化和植被比较好，所以对环境贡献量很大，每年总计940吨的二氧化碳被树木消化掉。平均每一颗树提供4个信用点，一个信用点为1吨二氧化碳。一个人每年产生400磅二氧化碳，也就是说一棵树每年可以消化20个人产出的二氧化碳，原文中写出是5个人，不知道怎么算得，我得去问问。

4，更换照明系统。使用电致发光照明系统（LED）取代白炽灯。采用感应灯来有效减少空白使用时间。LED为最近几年发展起来的新材料技术，可以使电能利用率达到70%以上，甚至达到90%，而且使用寿命是原来白炽灯的两倍以上。LED的原理是电势差驱动不同掺杂材料内的电子和空穴载流子复合发光，而白炽灯是通过灯丝加热，热激发出光子发光，显然后者很大一部分能量转变为热能而浪费掉了，对比起来前者可以称为冷光源。UCD学校内有五个主要十字路口的等更换为LED交通信号灯，每年节省9000美元。美国估计有26万个十字路口，都换为LED后节约能源可见一斑。现在中国也在大力发展LED项目，已经有使用。学校里面更应该建立示范性展示。

5,有关计算机的建议。计算机现在在中国大学里面也是‘飞入寻常百姓家’了，而且都用上了笔记本电脑。当年我上大学的时候还是286操作系统，软盘比脸小不了多少（5英寸的），机箱用不了多长时间就呼哧呼哧响（排热），存个数据稍微大点就得出去聊会天回来再看看。

建议学校机房将阴极射线管显示器（CRT）统统换掉，这家伙又大又沉，而且很耗电，液晶显示器的功率一般为20到30瓦，为CRT的三分之一以下。更加专业的性能比较请见http://jayzjz.blog.hexun.com/4560746_d.html。

将休眠时间调为20分钟或更短。

打印稿纸请用双面，节省纸张不说还省电。在日本时使用的都是再生纸，颜色淡黄色，纸张如果追求白度的话需要加漂白剂，而且我觉得淡黄色纸张对眼睛也有保护，不刺眼。

学校机房的服务器一般需要中央电源保护，根据UCD计算中心的工作人员介绍，这个支持系统使用的电力相当于3万5千个100瓦的灯泡同时使用。所以能够想办法节约一点也是可观的。

服务器的散热系统可以使用循环水，热能可以存储或者用热电材料转化。实际上在个人电脑上面散热也是一个大问题，如果未来热电转换材料的发展足够快，那么可以节省至少一半的电力。

6，一些其他的建议：

最后一个出教室的要关灯和风扇等电器。

尽量用日光，或者将灯调暗。我现在住的这个房子卫生间给我装了6个大灯泡，每个灯泡40瓦，饶了我吧，取掉5个！

和他人共享不常用的装置。

关掉所有不使用的装置，即便不工作状态这些装置也会消耗少部分能量，如彩电的待机状态。

调整空调的温度，夏天升高一度冬天降低一度都会省大量的电。

开空调时注意关窗户和百叶窗。

换节能的新电脑。

7，一点感想

上个星期恰好是UCD这儿的地球节，里面有一个展示是介绍一个非盈利组织利用太阳光来帮助非洲和偏远地区加热食物，方法很简单，就是用高反射率的锡箔纸围成簸箕状，将容器放在中间，大约一个小时的时间温度能升到100度以上，当然这个取决于地域的日照情况。她们的网站是http://www.solarcookers.org/about/about.html。

我看加州这儿就特别适合利用这种技术，当然使用效率很低，需要时间长，不能满足现代化社会的需要。

我想起科学网上何毓琦曾经提过一个问题，为什么不能使用充足的太阳热能来晒干衣服呢？这里基本上都是用烘干机来烘干衣服！而美国每个人的能源消耗量是中国人的4倍以上，美国这种能源革命不仅仅需要考虑亚非拉，而且更要考虑自己才是。最起码一点，这边的中央空调耗电量极大，而且外面放一个大的排风扇噪音简直像个拖拉机！我的天，我刚来的时候去物业管理处反映情况，她们说从来没有人complain这个噪音问题，后来我理解了，美国人都是听什么摇滚音乐HIPHOP长大的，这点噪音还不够画误差棒的。

汶川地震造成大量的校舍崩塌，由于下午两点时分正是学校上课时间，学生和教师无一例外都会在教室中，这造成了大量鲜活的生命在短短时间里被无情地夺去。震后不断有人痛斥校舍的修建质量问题，这是可以理解的，国家有必要在灾后成立校舍质量调查工作组进行研究，研究的目的是要找出问题，包括对现场校舍质量的评估、对未来校舍修建的建议。我个人认为校舍的修建应该比正常建筑多一个震级指标，更重要的是学校和幼儿园等公共场所应该当作公民紧急避难所来建设

根据我在日本筑波的生活经验，日本的避难所一般都设在幼儿园和公民馆，这些建筑一般都是平房结构，但是里面的支撑材料是使用高强度的钢材料。一般的来说，日本现在的建筑也有很有木质结构，但是多采用钢骨架。而墙面材料一般是耐火板材，虽然隔音效果不及砖墙结构，但是对于地震频发的地域来说这样的设计师非常合理的。这样的房屋结构不仅易于修建，抗震能力也非常高。对于特殊情况下的疏导标志和教育也需要加强，尤其对于现在已经标定出的地震高潜发地区。

看到周锡元院士对于地震校舍的分析，猜测很大程度上归因于校舍可能没有按照标准和要求来修建，在没有深入现场具体勘测调查之前我认为专家还是不要对民众随便说出不确定的信息。其实另一点需要注意的是国家的防震标准是否过时？就对房屋建设结构来说有没有特殊的要求，发生了唐山大地震以后国家标准中是否严格规定出建材和结构等要求？

另外还有一点就是对于完工房屋质量的监控问题，是不是房屋交付以后房产开发商就没有义务承担质量监控，国家是否有专门单位定期检查。我2005年去日本筑波，当年底日本就出现了一件震惊全国的房屋建设偷工减料问题，印象里好象是非支撑结构中被探测出少使用了两根钢筋，这个事件对于日本这样一个地震频发国家无疑是一个道德上的最大崩坏。

我们也有必要对于全国的房屋结构做一个全面检测，硬件肯定是没有问题的，就看有关部门敢不敢测。

我找到当年日本的一个新闻报道，按照里面一位百姓的说法：：“花了近半辈子的积蓄，又欠下十多年的债务，买下了一套等于是自己坟墓的住宅。这样的设计师和开发商太缺德了。”

国家建设部和地方国土管理局有理由现在开始强化房屋检测和监察方面的工作，而不是忙于买卖土地的事情
-----------------------------------------------------------------------------------------

日本最近相继爆出建筑设计师和开发商联手在高层建筑设计数据上造假以及在施工中偷工减料等丑闻，震惊全国。目前已查明仅东京及周边地区就有20多栋已经建成并入住的高层住宅楼和饭店很有可能坍塌。这一事件引起了广大业主以及居住者的恐慌。
日本国土交通省和千叶县等有关方面说，由千叶县姐齿建筑设计事务所的一级建筑设计师姐齿秀次设计的194栋高层建筑中，有20多栋建筑物的设计数据存在造假问题，严重影响居住安全。设计师承担的是建筑设计中最重要的结构设计。据了解，他在设计过程中故意违反国家规定的设计标准，采用降低抗震级别、缩小支柱和横梁的尺寸和强度、减少钢筋使用数量等方式来达到降低造价的目的。
日本《建筑基准法》规定，日本的高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震。但设计师在设计书中采用只能抵御里氏5级左右地震的方案来建造高层建筑。而在地震多发国家日本，5级以上的地震经常发生。这些已查明的劣等建筑物实际抗震能力大大低于国家有关规定。其中，大多数高层建筑物的实际抗震能力不到国家规定的一半，最低的只有规定标准的四分之一多点。
在高层建筑造假的丑闻被揭露出来后，购买了这些劣质住宅的业主十分愤怒和震惊，他们强烈要求政府严惩不法设计师和开发商。一名业主痛心疾首地对记者说：“花了近半辈子的积蓄，又欠下十多年的债务，买下了一套等于是自己坟墓的住宅。这样的设计师和开发商太缺德了。”
日本媒体认为，建筑质量关系到居民生命财产安全，绝对不应该也不能造假。姐齿建筑设计事务所的违法行为表明日本建筑业界存在着严重问题。按照有关规定，一个建筑项目在决定建设后必须经过多重监督检查程序方能投入使用。在建筑设计书出来之后首先必须经过由专家组成的检查监督机构审查，通过以后才能开工建设。在施工过程中还有施工监理，负责监督施工单位的施工质量。除此之外，有关方面还要组织中期检查，工程完成后还要进行验收。这些程序全部完成后建筑物才能开始投入使用。
据设计师交代，他在设计中篡改数据、偷工减料是应开发商要求所为，因为这样施工可以节省10%以上的成本。当初他还以为自己的结构设计书通不过审查，没想到最后能够顺利过关。现在，日本司法部门已开始着手调查这一系列造假事件，并查抄了设计事务所以及有关开发商的办公地点，具体案情还有待进一步调查。
为了防止突然而来的地震导致建筑物坍塌，造成更大的生命财产损失，有问题的饭店已经停业，一部分危宅的居民也搬离了住所。不过，仍有部分业主因种种原因依然居住在危楼内。迫于舆论的压力和法律的威严，部分有实力的开发商已经表示要将伪劣住宅的购置款全额退还给业主，并承担因此而产生的搬家、租房等费用。
来源:新华网 http://asia.wswire.com/htmlnews/2005/11/25/624044.htm
-----------------------------------------------------------------------

十三兄呼唤我来发文章，其实自己是工科出身，写文章的事情确实不擅长，博客上发点小牢骚或者对自己感兴趣的材料科学进展小评论一下到还可以，要写得很科普很专业就胆怵，不过这里的松鼠吃果子的样子各式各样，我的龅牙乱吭应该不会让大家见笑，那就整一篇算是开头吧。

大都市金字塔-太空电梯-纳米复合材料

---------------宏伟的梦想与微观的完美

试想一个仿金字塔透明建筑，比胡夫金字塔大十二倍，高达2004米，可以容纳750000人，电梯安置在支撑柱中斜向传送居民和物质，无处不在的太阳能转换薄膜材料为整个建筑提供能量，处于地震带上的日本居民如果居住在这个巨型建筑中将不再担心地面强烈的震动和海啸。这不是一个科幻小说中的建筑，而是美国加利福尼亚州著名现代建筑师Dante N. Bini很严肃地思考出来的一个未来空中楼阁的构想。东京，这座世界上人口密度最大的城市，正在全面考察这个仅存于梦想中的巨型建筑，并将这个项目命名为‘清水TRY2004大都市金字塔’.全世界的建筑行业都为这个宏大的建筑激动不已，也许若干年后它将耸立在日本东京湾上彩虹桥边。我觉得Bini同志设想金字塔内的交通系统很有意思，将电梯和轻轨装置在骨架管道之中，而在管道交接的地方便成为一个站。这个站可以用空间矢量坐标来表示，如（1，1，1），（1，2，-1），数字代表空间坐标，正负好代表运行方向，这可真是未来空间交通模式啊。

http://www.binisystems.com/pyramid.mov

大都市金字塔构想图

要实现这个宏伟的梦想，巨型建筑必须使用比传统钢铁更强的材料，这个材料就是碳纳米管。

无独有偶，科学家和工程师们现在还有另外一个宏伟计划：制造通往地球静止轨道的太空电梯（Space Elevator）。想象一下在太平洋的中间耸立着一个基地，人类正在将卫星或宇际飞船挂在一个巨大电梯中，红色激光射向电梯的底部，巨型电梯沿着几根黑色的柱子飞速升空，当到达地球静止轨道后卫星脱离。。。这也不是一帮科学疯子想着给地球长几根‘头发’，而是设想一旦成功实现后卫星运行的商业成本将大大降低。美国航空宇宙中心（NASA）也早于1999年就准备启动这项新千年地-空运输系统计划。NASA每年还提供10万美元组织全球范围的竞赛，在youtube网站上可以看到比赛的实况，只要你能够使固定面积的平板高效率地吸收光能驱动载荷上升，或者设计制造出适合太空飞行的高强度轻质材料，去报名吧！从材料学家的眼光来看，项目是否成功的关键因素正在于发展高效率的光电转换材料和轻质高强的太空缆线材料，对于后者，当今科学领域最有可能担当此任的便是碳纳米管增强的复合材料。

未来的空间站通过太空电梯连接地球

碳纳米管虽然已经被证实具有相当可观的力学性能，但是这些仅仅都只是在实验室里观测到，一旦需要有效地运用到工程中，纳米尺度的结构完美必须在宏观上也继续实现。从复合材料的观点来看，有效载荷必须能够通过基体材料施加在碳纳米管增强相上才能够得到发挥作用，要实现这一点必定要牺牲一部分碳纳米管的表面结构完美性从而获得和基体材料间牢固的界面，结构完美性的破坏必然导致力学性能的急剧降低，这也就是当今碳纳米管复合材料难以获得大突破的原因。这也是科学与工程之间的矛盾，虽然科学论文得到了非常好的实验数据，但是能用到工程上能实现一半就非常不错。实用性的不完美并不能阻碍建筑师和航空航天工程师的大胆构想，他们才不管材料科学家的痛苦呢。

所以我比较赞同美国内布拉斯加大学Yuris Dzenis教授的观点：纳米增强相只能在微观尺度下发挥作用，比如说用纳米纤维在传统纤维层之间形成Velcro结，起到牵制和能量吸收的作用。加州伯克利大学的Robert O. Ritchie教授也认可这样的假设，但他更强调材料的抗疲劳性和韧性，而不是单纯的提高强度为目的。实际上，现实生活中各种设施如大桥、飞机、轮船等都是使用低强度高韧性的材料，我们人类的牙齿也是自然界中韧性最大的材料。问题是，我们有没有可能把两种材料物理性能（强度和韧性）同时增强起来。

这是材料学家思考和需要解决的工程难题，能否解决这个难题是建筑师Dante N. Bini从梦想中的大都市金字塔走到现实中来的第一步。

完美的碳纳米管晶体结构

以上图片均来自于网络，引用请注明。