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國內(nèi)技術(shù)團(tuán)隊(duì)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)度超越目前發(fā)現(xiàn)的所有其他纖維材料。相關(guān)成果以《拉伸強(qiáng)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(jí)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(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，并將管束拉伸強(qiáng)度提高到80GPa以上，接近單根碳納米管的拉伸強(qiáng)度，且證明了隨碳納米管根數(shù)增加，強(qiáng)度可以保持。

“我們將超長碳納米管一根一根排列起來，運(yùn)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(qiáng)度不變?！庇眠@種制備超強(qiáng)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(qiáng)碳納米管纖維，這種材料比一般的碳纖維材料強(qiáng)度高了1個(gè)數(shù)量級(jí)。

技術(shù)人員指出，這項(xiàng)工作揭示了超長碳納米管用于制造超強(qiáng)纖維的光明前景，同時(shí)為發(fā)展新型超強(qiáng)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(duì)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(qiáng)材料，同時(shí)也為未來超強(qiáng)材料的大量制備奠定了良好基礎(chǔ)。而超強(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。

《自然·納米技術(shù)》審稿人評價(jià)說：“論文作者取得了一個(gè)具有里程碑意義的突破性進(jìn)展，在世界上首次報(bào)道了接近單根碳納米管強(qiáng)度的碳納米管管束。這項(xiàng)工作具有極其深遠(yuǎn)的影響力，它無疑會(huì)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(qiáng)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(shí)，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(qiáng)度下降。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)，擁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(huì)和國家重大研究發(fā)展計(jì)劃資助。