據(jù)外媒報(bào)道，碳纖維具有超強(qiáng)的強(qiáng)度和硬度，而且重量相對(duì)較輕，是工程師們喜歡用在各種對(duì)象上的材料，而不僅僅局限于頂級(jí)自行車、汽車和飛機(jī)。不過(guò)這種材料卻有著一個(gè)非常明顯的劣勢(shì)，那就是成本高昂從而限制了它的使用，不過(guò)現(xiàn)在，一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向生產(chǎn)混合物中添加少量的石墨烯可能會(huì)成為不僅讓碳纖維變得更能負(fù)擔(dān)得起同時(shí)還能變得更堅(jiān)固、更硬。 KU;J2Kt  
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目前，碳纖維每磅成本約為15美元，而這項(xiàng)新突破背后的研究人員希望有朝一日能將這一價(jià)格降至5美元。由來(lái)自賓夕法亞州立大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家組成的研究小組希望通過(guò)調(diào)整昂貴的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，進(jìn)而最終能達(dá)到讓碳纖維成為大規(guī)模汽車制造商的可行選擇的目標(biāo)。 *z)+'D*+  
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賓夕法尼亞州立大學(xué)機(jī)械和化學(xué)工程教授Adri van Duin指出：“盡管碳纖維有很好的特性，但按照現(xiàn)在制造碳纖維的方式，它們會(huì)讓汽車變得更加昂貴。如果你能讓這些特性更容易被制造出來(lái)，那么你就能讓汽車明顯變輕、成本得到明顯降低，同時(shí)還能讓它們變得更安全。” op61-:q/  
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據(jù)了解，制造碳纖維高昂的一個(gè)關(guān)鍵原因是其由一種昂貴的聚合物聚丙烯腈(PAN)制成。這種材料的生產(chǎn)成本占總成本的50%左右，并且在生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的能量，這主要是由于將聚合物轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)而堅(jiān)固的碳基原子鏈所需的極端溫度條件。 nf
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首先需要將PAN纖維加熱到200- 300°C進(jìn)行氧化，然后將汞加熱到1200 - 1600°C使原子轉(zhuǎn)化為碳。之后，將它們進(jìn)一步加熱到2100°C從而將材料中的分子排列起來(lái)并由此形成以堅(jiān)硬和堅(jiān)固著稱的碳纖維。 iVA=D&eZ  
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對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始探索如何將其他材料加入到混合物中以減少對(duì)PAM的依賴并提高生產(chǎn)過(guò)程的效率以及可能生產(chǎn)出性能更好的材料。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，研究小組發(fā)現(xiàn)在第一階段加入少量的石墨烯--重量濃度僅為0.075%--可以帶來(lái)一些令人印象深刻的結(jié)果。 @
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據(jù)了解，這種添加劑使得碳纖維的強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)碳纖維高出225%、剛度比標(biāo)準(zhǔn)碳纖維高出184%。根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的分析，這是因?yàn)楸馄降氖�墨�?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=結(jié)構(gòu)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_6">結(jié)構(gòu)使PAN中的分子具有更大的一致性，同時(shí)PAN也會(huì)在石墨烯邊緣凝結(jié)。 [@/s! i @  
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雖然這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在一定程度上降低了生產(chǎn)成本，但該團(tuán)隊(duì)目前正在探索如何將其他更便宜的前體材料引入混合生產(chǎn)中。最終，他們希望這可能意味著一些生產(chǎn)步驟被完全取消。 R/l/GNm  
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相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《Science Advances》上。