超長碳納米管束拉伸強度秒殺所有纖維
最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新
科技日報北京5月16日電（記者劉霞）記者16日從清華大學(xué)化工系魏飛教授團隊獲悉，該團隊與清華大學(xué)航天航空學(xué)院李喜德教授團隊合作，在超強碳納米管纖維領(lǐng)域取得重大突破——在世界上首次報道了接近單根碳納米管理論強度的超長碳納米管管束，其拉伸強度超越已知所有其他纖維材料。
碳納米管被認(rèn)為是目前發(fā)現(xiàn)的最強的幾種材料之一，理論計算表明，其是目前唯一可能幫助我們實現(xiàn)太空電梯夢想的材料。然而，當(dāng)單根碳納米管被制備成宏觀材料時，其性能往往“大打折扣”，遠(yuǎn)低于理論值。
魏飛對記者解釋稱：“以前認(rèn)為主要原因是碳納米管有缺陷，形成纖維的碳納米管長度較短，在拉力作用下易從缺陷處斷裂并極易相互滑移。”
而超長碳納米管的長度可達(dá)厘米級甚至分米級且具有完美結(jié)構(gòu)，具有接近理論極限的力學(xué)性能，在制備超強纖維方面具有巨大優(yōu)勢。據(jù)魏飛介紹，研究團隊采用氣流聚焦法，制備出了具有確定組成、結(jié)構(gòu)完美且平行排列的厘米級連續(xù)超長碳納米管管束，然后另辟蹊徑，將管束的拉伸強度提高到80GPa以上，接近單根碳納米管的拉伸強度，并證明隨碳納米管根數(shù)增加，強度可以保持。
魏飛介紹稱，用這種制備超強碳納米管束的新方法，與該團隊的超長碳納米管的宏量制備方法結(jié)合，可研制出超長且超強碳納米管纖維，為下一代結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。超強纖維有望在大飛機、大型運載火箭、超級建筑等多個領(lǐng)域大顯身手。
這項研究得到了國家自然科學(xué)基金委和國家重大研究發(fā)展計劃的資助，相關(guān)成果發(fā)表于日前出版的《自然·納米技術(shù)》在線版。
