莱斯大学创建计算模型 使纳米管纤维更坚固

碳纳米管纤维远不如《盖世汽车报》上的纳米管坚固，莱斯大学的研究人员正在努力缩小两者之间的差距。据外媒报道，莱斯大学布朗工程学院的材料理论家Boris Yakobson和他的团队创建了一个计算模型，在纳米管的长度和光束中纳米管之间的摩擦力之间建立了普遍的比例关系。这些参数可用于微调纤维的强度特性。

科学家和工程师可以将该模型用作开发导电纤维的工具，并将这些纤维应用于航空航天、汽车、医疗和纺织领域。单个碳纳米管可以被视为石墨烯的卷曲层，石墨烯是已知的最强材料之一。然而，根据研究人员的说法，当聚集在一起时，这种线性纤维的强度要弱得多，大约是单个纳米管强度的1%。研究人员Evgeni Penev说：“如果它是一个纳米管，它几乎是你能想象到的最强的东西，因为它含有非常强的碳-碳键。但由纳米管制成的东西比你想象的要弱得多。我们的问题是，为什么？我们如何解决这个差距？”，这是衡量纤维整体强度的最佳指标。一种可能的改进策略包括使用更长的纳米管；另一种方法是增加管之间的交联量，这种交联可以通过化学方法或电子辐照产生缺陷，使碳原子结合在一起。粗粒模型量化了纳米管之间的摩擦，特别是当纤维处于应变状态时，摩擦如何调节滑移，以及断裂后纳米管之间连接的恢复程度。长度和摩擦力之间的平衡很重要：纳米管越长，所需的交联就越少，反之亦然。佩涅夫表示，“纵向间隙只是你可以制造的纳米管长度的函数。这些间隙本质上是缺陷，当你开始拉动管束时会导致界面滑动。”鉴于这种固有的弱点，佩涅夫和首席研究员尼坦·古普塔开始研究交联对强度的影响。佩涅夫说， “我们基于碳二聚体或短烃链对这些连接进行建模，当我们拉动它们时，我们会看到拉伸和断裂。在很大程度上，界面的整体强度取决于交联的愈合能力。如果当纳米管滑动时，它们断裂并重新连接到下一个可用的碳上，那么管之间会发生有效摩擦，使纤维变得更强。古普塔说，这是最理想的情况， “我们发现交联密度和长度起着相似的作用，我们使用这两个值的乘积来表征整个管束的强度。编织纳米管或将它们像链一样连接也可以提高纤维强度。佩涅夫表示，尽管这些技术超出了当前模型的能力，但值得研究数值。Yakobson说：“我们的理论从更清晰的角度呈现了大量不同的数据，为未来的长期研究奠定了基础

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