【色母粒产业网】6月25日消息，北京大学化学与分子工程学院以及多个科研机构的紧密合作，近日取得了重大科研突破。他们在2024年6月21日的Science杂志上在线发表了一篇题为“Carbon nanotube fibers with dynamic strength up to 14 GPa”的研究论文，揭示了如何通过特定方法制备出动态强度高达14 GPa的碳纳米管纤维。
研究团队提出了一种创新的制备方法，该方法通过引入聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)来增强碳纳米管间的相互作用，结合机械训练提升纤维的取向性，以及通过机械处理提高纤维的致密性。这一系列精细的过程调整，显著提升了碳纳米管纤维的力学性能。
据色母粒产业网了解，此项技术的关键在于对碳纳米管纤维的多尺度结构优化。通过微尺度高速冲击拉伸实验，团队深入探索了碳纳米管纤维在高应变率加载下的力学表现。实验结果显示，随着应变率的提升，纤维的失效模式发生转变，呈现出明显的应变率强化效应。特别是在应变率约为1400 s-1时，纤维的动态强度达到了惊人的14 GPa，这一数据已经超越了现有的高性能纤维，预示着碳纳米管纤维在冲击防护等领域具有巨大的应用前景。
实验与模拟的结果均指出，增强碳纳米管间的相互作用、提高取向性以及纤维的致密性，是提升纤维力学性能的关键因素。在高速加载的条件下，纤维中的碳纳米管断裂比例增高，断裂模式也从管间滑移转变为更多碳纳米管的直接断裂，这为纤维带来了卓越的动态力学性能。
该研究由北京大学化学与分子工程学院的张馨时博士后、中科院力学所的雷旭东博士后以及武汉大学的博士研究生贾向正共同担任第一作者。此项创新性研究得到了科学技术部、国家自然科学基金委、北京市科学技术委员会以及北京分子科学国家研究中心的联合资助，标志着我国在碳纳米材料研究领域又迈出了重要一步。
