创造纤维工程革命的华裔女学者
――记“2006年美国50名杰出科学家”张梅博士
2004年11月的美国权威杂志《科学》令华裔女学者张梅成为科学界瞩目的明星。她和她的研究团队为纺织技术书写了传奇，他们关于纳米管纱的伟大发现将改变未来的衣服功能，人们穿着的衣服将可以导电、储存能量，并能起到防弹作用。
华裔女学者张梅在1978年进入南京大学物理系就读，1982年毕业，1995年在日本大阪府立大学取得博士学位。现在是工程师，主要从事纳米材料、科技信息等领域的研究工作。2002年张梅被诺贝尔奖得主Mac Diarmid博士和Baughman博士领导的纳米技术研究(Nano Tech Institute)聘请为研究员，其主要研究方向为多壁纳米管纤维合成。张梅和她的研究伙伴于2004年11月19日在美国权威杂志《科学》(SCIENCE)发表论文，宣布他们在纳米领域取得突破性进展。美国主流英文报纸《达拉斯晨报》随后在科技版图文并茂地介绍论文第一作者张梅博士及她所在的得克萨斯州大学纳米研究所的研究团队。
张梅以第一作者的身份在《科学》杂志上刊登的研究论文题为《微缩古老纺织技术，制造多功能纳米管纱》，在这篇研究论文中，张梅及其研究伙伴阐述了他们在纳米研究上的突破，就是将传统的纺织技术微缩到纳米量级而成功地纺织出纳米管纱。这项独具特性的“智能”性新织品――纳米管纱可能不久将面世。
纳米管纱的发现将会引起一场技术革命，这意味着能将细碳丝织成极其结实的纱。纳米管纱强度高、韧性大、易弯曲、抗疲劳、抗辐射，并可在近乎绝对零度到超高温下工作。张梅及其研究伙伴们成功地将数万亿个碳纳米管植入了强硬的、坚固的电子和热传导纳米纤维线和透明的纳米管薄片上，他们创造出的这种优异性能的多壁纳米管纱具有极其广泛的商业价值，它们可以被应用于防弹衣、人工肌肉、超强电容器、超高强灯、超高感应器，以及微波、电波的吸收等各种产品，甚至可以把太空中的侦探卫星联系在一起，或者可以扭曲或展平机器人的人造肌肉。
鉴于这项突破性研究将给人类生活带来的深远影响，张梅及其研究伙伴已经提交超过200条有关此项纳米技术的一揽子专利申请，相信有相当一部分专利将在5年内会被广泛商业化，现在已有公司及研究机构接二连三前去洽谈纳米应用合作等问题。
张梅博士及其他UTD的研究人员的这些研究突破首次报道是在2004年11月19日，随后在2005年8月19日的《科学》杂志上进行了刊登，最后在全球范围内通过电视、电台、报纸和杂志进行了报道。《发现》杂志将其列为“2005年最重要的100条科学新闻”的第8位。张梅及其他研究小组的成员同时也于去年在德国法兰克福举行的一次国际会议上得到了很高的评价，此次会议的参加者包括了20000名技术专家和实业家，在会上张梅博士及其研究伙伴荣获了“Avantex国际高科技服装纺织品发明和技术论坛”颁发的新材料创新奖。
单一的纳米管有着令人惊奇的特性，包括其强度十倍于现有的商业纤维和纺线，导热性比钻石还好，比铜线所能输送的电流量要高出千倍。其中的挑战在于开发出新的方法，来恰当地装配数十亿英里长的导向单一纳米管，用于每磅构造纱线和薄片，并将其扩展到工业上的可用水平。赢得奖项的这一过程，第一次展示是在UTD纳米技术研究所的实验室里，第一次使用了相关的廉价多壁纳米管。这些多壁纳米管由无缝碳圆柱组成，就如同树干内的年轮一样，这些多壁纳米管同人类头发丝比起来千分之一都不到，但比普通的纳米管却要长得多，并且可以通过其他方式进行加工。
通过化学方法生长，自我组装的结构中的纳米管的排列就如同森林中的树木，纳米薄片和纳米线以每分钟10米的速度被生产出来，通过一万亿个纳米管每分钟在一厘米的薄片宽度内的协同旋转过程产生。通过对比，商业化羊毛纺纱的速度在每分钟20米。同此前的构造方法不同的是，使用了纳米管在液体中的频散，由张梅所在的UTD－澳大利亚研究小组开发的这一干态过程可以使用所需的超长纳米管来使得其特性最优化。
纳米技术研究所负责人兼化学系教授罗伯特A.韦尔奇说：“（这一成果催生的）工业利益巨大，并且在不断加速中――每天有公司过来询问并要求将我们的纳米管纺线和薄片应用到他们的产品中去。虽然这些纳米管的工艺和特性还在不断改进中，但目前的特性已经很值得关注，并已经可以从幻想领域应用到实际的产品中去，包括‘密银衣’，《指环王》三步曲中出现的一种虚构的材料，以及科幻电视剧《星际迷航》中的‘透明铝’。”
鲍曼补充说：“纳米管片不仅透明而且很轻，4盎司的材料就可以覆盖一英亩的区域，这些纳米管比同等重量的钢板的强度要硬得多。碳纳米管纺线比石磨纺线也要坚硬的多，不同于其他纺线和纤维，这些碳纳米管纺线的强度和硬度不会在编织和打结过程中有所改变。”
《美国科学人》（Scientific American）杂志在11月21日出刊的12月号上发表“2006年美国50名杰出科学家”评选结果，张梅博士和其他德州大学达拉斯分校(UTD)两位纳米科学家已确定入选。总部在纽约的《美国科学人》杂志每年推选50名杰出美国科学家，该刊表示，德州大学达拉斯分校纳米技术研究所(Nano Tech Institute)主任鲍(Ray Baughman)及两名同事张梅博士和房少立博士因为研发纳米管和纳米纤维的突破性进展而引人瞩目。
创刊于1845年的《美国科学人》，是美国历史最悠久的杂志。一百多名诺贝尔奖得主曾担任该杂志编审，其中包括爱因斯坦。以往获得“美国50名杰出科学家”荣誉的还包括Google创办人佩吉和布宁、著名干细胞科学家梅尔顿、诺贝尔奖得主神经生物学家麦克基伦、世界卫生组织总干事布伦特兰德等。 该杂志总编辑雷列说：“我们推选2006年美国50名杰出科学家，就是推崇他们在研究、商业和政府部门为推动科学技术发展所做出的卓越贡献。我们不仅向这些主要科技挥手致敬，而且还引导人们注意因此而受益的相关重要科学领域。”
除了获得“2006年美国50名杰出科学家”称号外，张梅所在的鲍曼纳米研究小组还因在研发制造碳纳米管纱和透明的纳米管纤维布的突破性进展获得过其他众多奖项。去年6月，张梅及其研究伙伴获得了维多利亚纳米技术有限公司授予的纳米技术领域卓有声望的“维多利亚纳米奖”及奖金十万元。11月9日，他们又获得了全美纳米工程大会“纳米50杰”荣誉称号。同时，还荣获了《纳米技术概要》杂志颁发的“纳米50大奖”，该杂志是一本电子月刊，主要收集在纳米技术和微电子机械系统领域的一些工程学突破方面的研究成果。每年的奖项主要用于表彰其中的50项科技成果、产品和创新者，这些受表彰的成果已经、或有望对纳米技术领域的发展动态产生深远影响。
UTD的获奖者来自世界各地，但所谓“科学技术?]有国界”，研究所主任鲍曼就曾公开称赞说:“中国来的两位学者张梅和房少立在纳米的研究中扮演了重要作用。像张梅、房少立这样的中国学者对美国科学发展的贡献是巨大的，是美国的宝贵财富。”
张梅校友在纳米管纱等方面取得的重大成果，既是她个人的荣誉，也是祖国的荣誉。
（友正）
