近日，華東理工大學機械與動力工程學院王健農(nóng)教授課題組在高性能碳納米管纖維材料的連續(xù)制備和性能優(yōu)化方面取得重要進展。所制備的碳納米管纖維具有較高的純度、良好的取向性和致密性，具有高達8.0 GPa的抗拉強度。相關(guān)成果以“通過霧化催化熱解控制純度和連續(xù)大預(yù)拉伸改善取向性獲得高強度碳納米管纖維”為題，發(fā)表在納米科技領(lǐng)域國際著名期刊《納米快報》上。
自1991年被首次報道以來，碳納米管因其卓越的機械性能而備受關(guān)注，并在諸多領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力。然而，當碳納米管被組裝成宏觀材料（如碳納米管纖維）用于實際應(yīng)用時，只有很小一部分的性能實現(xiàn)了從納米尺度到宏觀尺度的轉(zhuǎn)化。因此，如何將納米尺度下碳納米管的高強度傳遞到宏觀纖維上仍是一項重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
針對上述問題，王健農(nóng)教授課題組創(chuàng)新地采用霧化催化熱解法制備碳納米管纖維。該方法有效改善了催化劑的催化效率，使制備的碳納米管纖維具有較高的純度。在此基礎(chǔ)上，對碳納米管纖維進行連續(xù)的預(yù)拉伸和輥壓處理，極大地提高了碳納米管纖維的取向性和致密性，最終，制備的碳納米管纖維具有高強度（8.0 GPa）、高楊氏模量（350 GPa）和高延伸率（4%）的優(yōu)異性能。
據(jù)悉，該抗拉強度領(lǐng)先于所有人造宏觀纖維的強度值，為高性能碳納米管宏觀材料的開發(fā)提供了一種新的策略，將在航空航天和新能源等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用。
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