預(yù)計(jì)在*近幾年內(nèi)，人類(lèi)將在能源，尤其是可再生能源方面，取得重大突破。人們將會(huì)利用更安全的核電站，更高效的太陽(yáng)能電池；風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能在我們的生活中將得到更廣泛的應(yīng)用。但是，這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)科學(xué)，尤其是新材料方面的重大突破。

　　偉大設(shè)計(jì)——

　　納米復(fù)合材料模型使核電站更安全

　　科學(xué)家們關(guān)于新材料的設(shè)想越來(lái)越明晰了。他們以納米為單位來(lái)設(shè)計(jì)新材料（1納米等于十億分之一米）。在這樣小的尺寸上， 新材料可以擁有自己特性， 這些屬性可以提供理想的功能，特別是把新材料制成復(fù)合材料時(shí)，它們的功能就更加強(qiáng)大了。*近一系列研究表明，納米材料在能源領(lǐng)域擁有廣闊潛力。

　　研究人員已經(jīng)很好地掌握了新納米材料工程的工作機(jī)理。麻省理工的邁克爾·蒂米科維茨博士成功地研發(fā)出復(fù)合材料納米化的設(shè)計(jì)模型。通過(guò)該模型，人們有望獲得納米復(fù)合材料具有其組成物質(zhì)所沒(méi)有的、全新的材料特性。

　　蒂米科維茨博士正在美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室同一個(gè)研究小組進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。為了加速美國(guó)在能源科技領(lǐng)域的研究，美國(guó)政府資助了一項(xiàng)歷時(shí)5年、耗資7.77億美元的項(xiàng)目。 項(xiàng)目由美國(guó)多個(gè)科研小組共同完成，洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室就是其中的一個(gè)小組。 材料學(xué)博士蒂米科維茨正在尋找抗輻射能力強(qiáng)的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以代替不銹鋼給核反應(yīng)堆做內(nèi)壁來(lái)延長(zhǎng)核反應(yīng)堆的使用壽命，并將使核燃料得到更高效的利用來(lái)提高反應(yīng)堆的效率。蒂米科維茨博士說(shuō)：“目前，反應(yīng)堆只利用了大約1%左右的燃料。所以即使燃料利用率僅略有增加，放射性廢物也會(huì)大幅減少。

　　核反應(yīng)堆的內(nèi)壁之所以會(huì)劣化，是因?yàn)楫?dāng)用做內(nèi)壁的金屬暴露于射線時(shí)，金屬就會(huì)變脆變?nèi)�。這個(gè)弱點(diǎn)是因?yàn)榻饘俚木�體結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)又是由高能粒子造成的，如中子撞擊到單個(gè)原子，并把原子撞離原來(lái)位置。這些原子和其他原子發(fā)生碰撞，造成的損害蔓延開(kāi)來(lái)。其結(jié)果就造成孔洞、裂縫等。

　　蒂米科維茨博士說(shuō)確保納米復(fù)合材料具有抗輻射能力的關(guān)鍵在于組成復(fù)合材料的不同物質(zhì)層與層之間的界面。當(dāng)不同的物質(zhì)層越來(lái)越薄時(shí)，不同物質(zhì)間的界面就決定了復(fù)合材料的特性。不同物質(zhì)的界面使得復(fù)合材料表現(xiàn)出了原組成物質(zhì)所不具備的新奇特性。

　　理想的納米復(fù)合材料不僅能抗輻射損傷，它自己也不會(huì)通過(guò)吸收中子成為放射性物質(zhì)。蒂米科維茨博士利用他的模型技術(shù)來(lái)選擇可能的材料。鐵基的裂變反應(yīng)堆和將被應(yīng)用到核聚變上的鎢基的核反應(yīng)堆都是他考慮的材料。這些材料被批準(zhǔn)使用在核反應(yīng)堆上還要假以時(shí)日，但是納米復(fù)合材料設(shè)計(jì)模型本身就是技術(shù)上的重大突破了。 
  

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