清華大學(xué)研發(fā)超長(zhǎng)碳納米管束,拉伸強(qiáng)度秒殺所有纖維
從清華大學(xué)化工系魏飛教授團(tuán)隊(duì)獲悉,該團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)航天航空學(xué)院李喜德教授團(tuán)隊(duì)合作,在超強(qiáng)納米管',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_1">碳納米管纖維領(lǐng)域取得重大突破——在世界上首次報(bào)道了接近單根碳納米管理論強(qiáng)度的超長(zhǎng)碳納米管管束,其拉伸強(qiáng)度超越已知所有其他纖維材料。
a.碳納米管管束示意圖;b.所用到的超長(zhǎng)碳納米管的結(jié)構(gòu);c.利用氣流聚焦法制備超長(zhǎng)碳納米管管束的示意圖;d.超長(zhǎng)碳納米管在聚焦氣流下發(fā)生合并的模擬圖;e-i.所制備的具有確定組成的超長(zhǎng)碳納米管管束;j-k.所制備的碳納米管管束的力學(xué)性質(zhì);l.超長(zhǎng)碳納米管管束與其他材料拉伸強(qiáng)度對(duì)比圖。 碳納米管被認(rèn)為是目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的幾種材料之一,理論計(jì)算表明,其是目前唯一可能幫助我們實(shí)現(xiàn)太空電梯夢(mèng)想的材料。然而,當(dāng)單根碳納米管被制備成宏觀材料時(shí),其性能往往“大打折扣”,遠(yuǎn)低于理論值。 魏飛對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)碳納米管的長(zhǎng)度可達(dá)厘米級(jí)甚至分米級(jí)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(qiáng)纖維方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。據(jù)魏飛介紹,研究團(tuán)隊(duì)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(jí)連續(xù)超長(zhǎng)碳納米管管束,然后另辟蹊徑,將管束的拉伸強(qiáng)度提高到80GPa以上,接近單根碳納米管的拉伸強(qiáng)度,并證明隨碳納米管根數(shù)增加,強(qiáng)度可以保持。 魏飛介紹稱,用這種制備超強(qiáng)碳納米管束的新方法,與該團(tuán)隊(duì)的超長(zhǎng)碳納米管的宏量制備方法結(jié)合,可研制出超長(zhǎng)且超強(qiáng)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(qiáng)纖維有望在大飛機(jī)、大型運(yùn)載火箭、超級(jí)建筑等多個(gè)領(lǐng)域大顯身手。 這項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和國(guó)家重大研究發(fā)展計(jì)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。 關(guān)鍵詞: 碳納米管
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