利用碳納米管開發(fā)優(yōu)異性能的碳纖維復(fù)合材料
碳納米管是一種新型材料，強(qiáng)度是鋼的100倍，重量只有鋼的四分之一，導(dǎo)電性能和銅一樣高。如果纖維可以用碳納米管制造，理論上這些纖維可以超越當(dāng)前碳纖維的性能，使基于碳納米管的纖維成為航空航天、軍事和未來移動行業(yè)的新材料。然而，在纖維中保持碳納米管的優(yōu)異性能是非常具有挑戰(zhàn)性的，由于碳納米管的高成本，很難實(shí)現(xiàn)這種纖維的商業(yè)化。
韓國科技院（KIST，全北先進(jìn)復(fù)合材料研究所Bon-CheolKu博士領(lǐng)導(dǎo)的SeokJinYoon院長研究小組和蔚山國家科技院（UNIST，HanGiChae教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組合作，YongHoonLee院長，開發(fā)了碳納米管基碳纖維復(fù)合材料高抗拉強(qiáng)度、高韌性的低成本制造技術(shù)。
高強(qiáng)/高彈性復(fù)合纖維與高聚物和碳納米管組成的高強(qiáng)/高彈性復(fù)合纖維的比較
一般而言，碳纖維是由聚丙烯腈制成的。（PAN）高強(qiáng)度纖維或從熱解燃料油中提取的高韌性纖維。研究小組開發(fā)了一種利用碳納米管和聚酰亞胺的技術(shù)。（PI），在保證高強(qiáng)度的同時(shí)，大大改善了模量。該研究小組最初通過使用持續(xù)濕法紡絲技術(shù)建立碳納米管和聚酰亞胺復(fù)合纖維，然后采用高溫?zé)崽幚恚晒χ圃炝烁唔g性(528GPa)和高韌性(6.2GPa）纖維。該報(bào)告的模量是市售纖維的1.6倍(約320GPa)。
復(fù)材生態(tài)圈
促進(jìn)復(fù)材產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、在線化、智能化，共同構(gòu)建復(fù)材生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級
此外，微觀結(jié)構(gòu)分析證實(shí)，碳納米管/聚酰亞胺化合物通過減少纖維中的間隙，提高了生產(chǎn)材料的物理性能，改善了碳納米管的取向。研究小組可以生產(chǎn)這些韌性和模量極高的纖維，同時(shí)用低成本的聚酰亞胺代替高達(dá)50%的碳納米管，從而降低整體成本。
KIST的研究人員說:“這項(xiàng)研究非常有意義，它可以大大降低碳納米管基碳纖維的制造成本，因?yàn)樗褂玫统杀镜木酆衔??！彼a(bǔ)充道:“這些新型碳纖維過去因?yàn)槌杀靖叨y以商業(yè)化，預(yù)計(jì)將用于航空航天、軍事和未來的移動行業(yè)?！边@項(xiàng)研究是通過KIST的K-Lab和開放研究計(jì)劃以及貿(mào)易、工業(yè)和能源部的材料部件研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行的。
