比碳纖維更強(qiáng)韌的氧化石墨烯碳纖維
人稱「黑色黃金」的碳纖維,具有極輕量、高強(qiáng)度、高耐熱等多項(xiàng)優(yōu)異特性,應(yīng)用范圍從醫(yī)療的人工關(guān)節(jié)、運(yùn)動(dòng)休閑的自行車,到軍事的轟炸機(jī)、導(dǎo)彈,十分廣泛,在化纖材料中占有舉足輕重的地位,但幾十年來由于其能應(yīng)用的化學(xué)條件已達(dá)極限,發(fā)展的步伐因此停滯不前。
近日,美國(guó)Rice大學(xué)的研究人員開辟了碳纖維的另一條道路,以一大片氧化石墨烯為基材,在室溫下利用濕式紡絲法(Wet Spining)織出強(qiáng)韌的石墨烯碳纖維,不同于一般碳纖維或其他聚合物纖維打成結(jié)時(shí)容易斷裂,氧化石墨烯碳纖維的打結(jié)處和其他部位一樣能承受相同的拉伸壓力,適合用來編織成碳纖維,可增加防彈衣等高性能復(fù)合材料的表面強(qiáng)度。
平均直徑22微米的石墨烯片籍由微弱的凡得瓦力(van der waals force)聚集靠攏,厚度只有一個(gè)原子的石墨烯片,其表面積相當(dāng)大,在室溫下拉伸為纖維后,會(huì)像魚鱗般緊緊附著、有序排列,而擁有驚人拉伸強(qiáng)度的彎曲系數(shù)的石墨烯碳纖維,以高溫退火處理后,可能還會(huì)更加強(qiáng)韌。
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