清华研发超长碳纳米管束 拉伸强度秒杀所有纤维

2018年05月24日 19:33:16 来源:中国新闻

  原标题:清华团队研发超长碳纳米管束,拉伸强度秒杀所有纤维

 a。 碳纳米管管束示意图;b。 所用到的超长碳纳米管的结构;c。 利用气流聚焦法制备超长碳纳米管管束的示意图;d。 超长碳纳米管在聚焦气流下发生合并的模拟图;e-i。 所制备的具有确定组成的超长碳纳米管管束;j-k。 所制备的碳纳米管管束的力学性质;l。 超长碳纳米管管束与其他材料拉伸强度对比图。 清华新闻网 图

  碳纳米管被认为是目前发现的最强的几种材料之一,理论计算表明,其是目前唯一可能帮助我们实现太空电梯梦想的材料。然而,当单根碳纳米管被制备成宏观材料时,其性能往往“大打折扣”,远低于理论值。

  魏飞对记者解释称:“以前认为主要原因是碳纳米管有缺陷,形成纤维的碳纳米管长度较短,在拉力作用下易从缺陷处断裂并极易相互滑移。”

  而超长碳纳米管的长度可达厘米级甚至分米级且具有完美结构,具有接近理论极限的力学性能,在制备超强纤维方面具有巨大优势。据魏飞介绍,研究团队采用气流聚焦法,制备出了具有确定组成、结构完美且平行排列的厘米级连续超长碳纳米管管束,然后另辟蹊径,将管束的拉伸强度提高到80GPa以上,接近单根碳纳米管的拉伸强度,并证明随碳纳米管根数增加,强度可以保持。

  魏飞介绍称,用这种制备超强碳纳米管束的新方法,与该团队的超长碳纳米管的宏量制备方法结合,可研制出超长且超强碳纳米管纤维,为下一代结构材料的产业化奠定基础。超强纤维有望在大飞机、大型运载火箭、超级建筑等多个领域大显身手。

  来源:科技日报

张玉

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