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水是生命之源，在地球上有著舉足輕重的地位，地球上71%面積是海水，人體中水分也占到了60%-70%，在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的熔點(diǎn)是0℃，沸點(diǎn)是100℃，超過100℃水就會氣化，關(guān)于水的特性我們早已熟知。但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了水的一個反物理特性，水在105攝氏度的高溫下竟然會結(jié)冰，這個結(jié)果也讓很多學(xué)者跌破了眼鏡。
當(dāng)科學(xué)家把碳納米管浸入含有水的容器中時，發(fā)現(xiàn)了幾個的水分子可以鉆入納米管中，當(dāng)加熱碳納米管時，內(nèi)部的水分子呈現(xiàn)出反常的物理特性，竟然結(jié)冰堵住了納米管！科學(xué)團(tuán)隊利用振動光譜成像技術(shù)觀察了水分子在內(nèi)部的運(yùn)動情況，發(fā)現(xiàn)這種“冰”的結(jié)構(gòu)和一般的冰不同，是水分子與碳納米管之間形成的一種特殊的晶體結(jié)構(gòu)，這里我們也把它稱之為冰。
并且不同直徑的碳納米管，水的結(jié)冰溫度都不同。納米管的直徑越小，水分子變成冰柱所需要的溫度就越高。當(dāng)科學(xué)家把單個水分子（直徑大約是0.4納米左右），放入直徑只有1.05納米的碳納米管中時，水會在105度結(jié)冰，而當(dāng)碳納米管的直徑變成了2納米時，水分子居然在零下83攝氏度才會結(jié)冰。碳納米管的直徑哪怕只相差0.1納米，水的結(jié)冰溫度都會相差20攝氏度。
或許我們可以類比成宏觀和微觀世界微粒的特性，就像物理學(xué)中牛頓的經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速的狀態(tài)，而在微觀世界就不再適用，而是有另一套物理體系。水分子的這種神奇特性也讓科學(xué)家難以解釋。
為了在現(xiàn)實(shí)中得到應(yīng)用，美國阿貢國家實(shí)驗室的Alexander Kolesnikov教授和他的團(tuán)隊利用強(qiáng)脈沖中子源來進(jìn)行試驗，并且改進(jìn)了碳納米管的結(jié)構(gòu)，讓水分子在碳納米管內(nèi)永遠(yuǎn)不會結(jié)冰，即使是在絕對零度，零下273.15攝氏度都不會結(jié)冰。不管是哪種碳納米管的結(jié)構(gòu)，只要能夠廣泛應(yīng)用于飛機(jī)和航天材料都是百利而無一害。
飛機(jī)在高空的低溫環(huán)境下飛行，經(jīng)常會面臨結(jié)冰的問題，飛機(jī)引擎和機(jī)身外殼如果能使用碳納米管制造的材料，不僅可以減輕機(jī)身重量，提高穩(wěn)固性，還可以抵抗低溫環(huán)境，減少損耗。
科學(xué)家欲通過控制碳納米管的結(jié)構(gòu)和直徑大小來控制水分子的冰點(diǎn)，載人火箭發(fā)射到回歸地球的過程中，必定過經(jīng)歷外殼高溫的情況，可以在航天材料中混合直徑1.05納米的碳納米管，溫度超過105攝氏度就會和空氣中少量的水分子一起結(jié)冰，以此來降低抵消外殼的高溫，大大增加安全性。
