拉伸强度高达80 GPa的碳纳米管纤维束

碳纳米管本征拉伸强度达到100 GPa，是已知强度最大的材料之一，但是阻碍其应用的一个难点是常规碳纳米管长度仅有微米级，一旦将短碳纳米管组装成纤维，就会因为相互堆叠和纠缠而产生缺陷、杂质、随机取向以及不连续的长度等问题，导致其失去纳米尺度时的超级强度。清华大学Fei Wei、Rufan Zhang, Xide Li团队合作，报道了一种超长、无缺陷、拉伸强度高达80 GPa以上的超级碳纳米管纤维。研究人员采用了一种同时松、紧的策略，用以消除Daniels效应引起的初始应变的非均匀性。通过这种方式制备了长度可连续达到厘米尺度的单根碳纳米管，然后组装得到具有统一取向，几乎不含缺陷，初始应变均匀的碳纳米管纤维。这种超长碳纳米管纤维表现出高达80 GPa的拉伸强度，对应的工程拉伸强度高达43 GPa，高于其他任何高强度纤维。相应的工作发表在Nature Nanotechnology (2018), 1–7 上。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41565-018-0141-zl

图1. 超长碳纳米管纤维的制备和表征

图2. 超长碳纳米管纤维的同步松紧策略