a,。碳納米管管束示意圖,；b。所用到的超長(zhǎng)碳納米管的結(jié)構(gòu),；c,。利用氣流聚焦法制備超長(zhǎng)碳納米管管束的示意圖；d,。超長(zhǎng)碳納米管在聚焦氣流下發(fā)生合并的模擬圖,；e-i。所制備的具有確定組成的超長(zhǎng)碳納米管管束,；j-k,。所制備的碳納米管管束的力學(xué)性質(zhì)；l,。超長(zhǎng)碳納米管管束與其他材料拉伸強(qiáng)度對(duì)比圖,。清華新聞網(wǎng)圖

記者16日從清華大學(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(zhǎng)碳納米管管束,，其拉伸強(qiáng)度超越已知所有其他纖維材料。

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(zhǎng)度較短，在拉力作用下易從缺陷處斷裂并極易相互滑移,?！?/p>

而超長(zhǎng)碳納米管的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)碳納米管的宏量制備方法結(jié)合,，可研制出超長(zhǎng)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(guó)家自然科學(xué)基金委和國(guó)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。

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