超長碳納米管束拉伸強(qiáng)度力克所有纖維

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)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)度的超長碳納米管管束，其拉伸強(qiáng)度超越已知所有其他纖維材料的拉伸強(qiáng)度。

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(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)的超長碳納米管的宏量制備方法結(jié)合，可研制出超長且超強(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)研究得到了國家自然科學(xué)基金委和國家重大研究發(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。