我國科學家在*碳納米管纖維領（lǐng）域取得（dé）重要突（tū）破

來源：科（kē）技部

碳納米管被認為是目前人類發現的強度zui高的幾種材料之一，其楊氏模（mó）量高達1 TPa以上，拉伸強度高（gāo）達100 GPa以（yǐ）上（比（bǐ）強度更是高達62.5 GPa/(g/cm3)），超過T1000碳（tàn）纖維強度（dù）10倍以上。理論計算表明，碳納米管是（shì）目前有（yǒu）可（kě）能幫助我們實現太空電梯（tī）夢想（xiǎng）的材料。如何將一根根碳納米管（guǎn）組裝後仍保持其單根的優異力學性能（néng）是製備*纖（xiān）維必須首先（xiān）解決的問題。然而，目前已報道的碳納米管纖維的強度隻有0.5~8.8 GPa，遠（yuǎn）低於（yú）碳納米管理論強度（dù）（>100 GPa）。主要（yào）原因是形成纖維的碳納米管長度較短，單元（yuán）體之間以範德華力相（xiàng）互搭接，在拉力作用下極易發生相互滑（huá）移，無（wú）法充分利用碳納米管固有的本征（zhēng）高（gāo）強度。此外（wài），碳納米管內的結構缺（quē）陷、雜亂的取向等都會（huì）導致纖維強度（dù）的下降（jiàng）。相比之下，超長碳納米管具有厘米甚至分米以上的長度並且具有的結構、一致的取向（xiàng）和接近理（lǐ）論極限的力學性能，在製備*纖維方麵（miàn）具有巨大的優勢。

在國家重點研發計劃“納米科（kē）技”重點專項的支持下，清華大學魏飛教授團隊與（yǔ）李喜德教授團隊合作研究，在*碳納米管纖（xiān）維（wéi）領域取得（dé）突破，在世界上報道了接近單根碳納米管理論強度的超長碳納（nà）米管管束的製備（bèi）。研究團（tuán）隊通過采用原位氣流聚焦的方（fāng）法，可控地製備了具有確定組成、結構且平（píng）行排（pái）列的厘米級連續超長碳納米管管束，巧妙避免了上述的限製因素。通過製備含有不同數量單元的超長碳納米管管束，定量分析其（qí）組成和結構對超長碳納米管管束力（lì）學性能的影響，建立了確定的物理（lǐ）/數學模（mó）型。提出（chū）了一種“同步張弛”的策略，通過納米操縱來釋放管束中碳納米管的初始應力，使其處於一個較窄的分布範圍，進而（ér）可將（jiāng）碳納米管管束的拉伸強度提高到（dào）80 GPa以上，接近單根碳納米管的（de）拉伸強度。所報道的超長碳納米（mǐ）管（guǎn）管束拉伸強度（dù）優於目前發現的所有其他纖維材料。這項工作揭示了超長碳納米管用於製（zhì）造*纖維的光明前景，同時為發展新（xīn）型*纖維指明了方向和方法。相關（guān）成果於2018年5月14日在線發表於《自然—納米技術（shù）》(Nature Nanotechnology)上。

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