微米和纳米科技材料

性能超越“凯夫拉”:MIT研制出新型高强度/高韧性纳米纤维

多年以来,凯夫拉(Kevlar)在材料界的地位一直难以被撼动。不过麻省理工科学家们最新研发的新型纳米纤维,有望向它发起挑战。虽然它是一种聚合物纳米纤维,但强度和韧性亦相当高,未来或被用于体积更小的防弹衣等产品上。由 Gregory Rutledge 教授带领的研究团队,借助现有的“凝胶纺丝”(gel spinning)技术制成了这种新型纳米纤维。

性能超越“凯夫拉”:MIT研制出新型高强度/高韧性纳米纤维

“凝胶电纺”纳米纤维的一张扫描电镜显微图像(via MIT)

其制造原理是将一股聚合物凝胶通过加热的注射器挤压延展和机械旋转成一缕,而在本例中,凝胶并非通过机械方式来旋转,而是借助电场来实现。

最终结果是,这种凝胶电纺丝纳米纤维的宽度只有数百纳米,虽然理由还不是很清楚,但其确实表现出了超高的强度和韧性 —— 这些材料学上,并不是一件能够经常发生的事情。

Rutledge 表示:“通常情况下,当你获得高强度的时候,也会失去一些韧性。由于缺乏能量吸收的机制,这时材料会变得更脆而导致断裂,因此这种兼顾两种特性的材料才显得如此特殊”。

与碳和陶瓷纤维相比,这种新型纳米纤维在强度上与之类似,但韧性却更加出众。此外它的密度也更低,因而在一些极力减重的装置上,它较传统材料更具优势。

当然最重要的一点是,由于这种新型纳米纤维的生产相对容易,所以最终产品的成本也可以做到更加低廉。

[编译自:New Atlas, 来源:MIT]

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