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國內(nèi)碳納米管纖維研究獲重大突破

作者：中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司來源：http://www.sikpqwc.cn 日期：2018-05-23 16:31:48

國內(nèi)技術(shù)團(tuán)隊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，其拉伸強度超越目前發(fā)現(xiàn)的所有其他纖維材料。相關(guān)成果以《拉伸強度超過80GPa的碳納米管管束》為題，于5月14日在線發(fā)表于納米領(lǐng)域國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》。

　　技術(shù)人員表示，研究團(tuán)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，并將管束拉伸強度提高到80GPa以上，接近單根碳納米管的拉伸強度，且證明了隨碳納米管根數(shù)增加，強度可以保持。

　　“我們將超長碳納米管一根一根排列起來，運用特殊方法形成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、形狀，并證明以此合成的宏觀纖維，可維持碳納米管的強度不變。”用這種制備超強碳納米管束的新方法，與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，這種材料比一般的碳纖維材料強度高了1個數(shù)量級。

　　技術(shù)人員指出，這項工作揭示了超長碳納米管用于制造超強纖維的光明前景，同時為發(fā)展新型超強纖維指明了方向和方法。目前，研究雖然還處于偏基礎(chǔ)狀態(tài)，但研究團(tuán)隊跨越了理論，制造出了宏觀纖維，這有助于改進(jìn)目前具有一定生產(chǎn)規(guī)模的超強材料，同時也為未來超強材料的大量制備奠定了良好基礎(chǔ)。而超強纖維有望在大飛機(jī)、大型運載火箭、超級建筑等多個領(lǐng)域大顯身手。

　　《自然·納米技術(shù)》審稿人評價說：“論文作者取得了一個具有里程碑意義的突破性進(jìn)展，在世界上首次報道了接近單根碳納米管強度的碳納米管管束。這項工作具有極其深遠(yuǎn)的影響力，它無疑會引起世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。”

　　據(jù)研發(fā)人員介紹，碳納米管被認(rèn)為是目前已發(fā)現(xiàn)的幾種最強的材料之一，但當(dāng)單根力學(xué)性能優(yōu)異的碳納米管制備成宏觀材料時，其性能往往大打折扣，遠(yuǎn)低于理論值。原因是碳納米管長度較短，形成宏觀纖維后在拉力作用下易從缺陷處斷裂并極易相互滑移，導(dǎo)致整體強度下降。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)，擁有接近理論極限的力學(xué)性能，在制備超強纖維方面具有無可比擬的優(yōu)勢。

　　該研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會和國家重大研究發(fā)展計劃資助。

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