美国研发强度大/导电性强的碳纳米管纤维 可用于汽车/航空航天

据外媒报道，美国莱斯大学生产了一种碳纳米管纤维，该纤维的强度比现有的芳香聚酰胺合成纤维凯夫拉更高，还提高了导电性。莱斯大学化学与生物分子实验室的工程师Matteo Pasquali表示，迄今为止，已经开发出强度最高、导电性最强的纤维，这些纤维是由长碳纳米管通过湿法纺丝工艺制成的。

在这项新的研究中，研究人员指出，通过湿法纺丝制成的碳纳米管纤维可以在医疗和材料应用方面带来突破。在碳纳米管纤维中，有一种趋势已经持续了近二十年，这种纤维的强度和电导率每三年翻一番。尽管这一趋势无法模仿摩尔定律，但研究人员一直在开发制造碳纳米管纤维的创新方法。实验室制造的具有数千万纳米管横截面的线性纤维，正在研究其作为修复受损心脏、大脑电子接口、耳蜗植入物、柔性天线以及汽车和航空航天应用的支架的潜力。此外，这项研究也是“碳中心”项目的一部分，该项目由莱斯大学于2019年发起，并得到了壳牌、普赖斯曼和三菱的支持，目标是创造一个零排放的未来。研究人员表示，“碳纳米管纤维由于其优异的性能一直很受欢迎。莱斯大学等研究机构已经致力于研究这种纤维20年了，现在我们需要努力提高生产效率，使这种材料能够实现零二氧化碳排放，同时生产清洁的氢气。“莱斯大学的柔性纤维抗拉强度为4.2 GPa，凯夫拉纤维的抗拉强度仅为3.6 GPa。这种类型的纤维需要使用结晶度高的长纳米管，这需要几乎没有缺陷和规则排列的碳原子环。研究人员表明，在生产过程中添加酸性溶液也可以减少杂质通过残余掺杂干扰纤维强度，改善纳米管的金属财产。纳米管的长度和纵横比是决定纤维性能的决定性特征。表面积为12微米的纳米管可以获得更好的范德华力。此外，通过控制催化剂中金属杂质的量，还可以优化溶液处理以提高纤维性能。“研究人员表示，碳纳米管纤维的电导率已提高到1090万西门子/米。这也是碳纳米管纤维首次突破西门子1000万大关，将其提升到一个新的水平。就重量而言，这种纤维的电导率约为铜的8%，研究人员正在努力超越铂丝。此外除了沥青石墨纤维外，这种纤维比任何金属或合成纤维都具有更好的导热性。该实验室的目标是提高生产高质量纤维的效率，同时降低成本以实现大规模生产。在Kevlar纤维和其他工艺的生产中使用解决方案是很常见的，因此工厂可以使用熟悉的工艺生产此类纤维，而无需大规模的设备改造。

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