微米和纳米科技材料

麻省理工研发出比凯夫拉更高强度和韧性的纳米纤维

上世纪60年代,美国杜邦公司研制出一种新型芳纶纤维复合材料—-芳纶1414,1972年正式实现商品化并为该产品注册商标为Kevlar,其强度为同等质量钢铁的5倍,但密度仅为钢铁的五分之一,如此强大的能力使其被广泛应用于现代的各个领域,这个在材料界独居霸主地位多年的凯夫拉将受到一次新的挑战。

麻省理工研发出比凯夫拉更高强度和韧性的纳米纤维

麻省理工的研究人员借助现有的凝胶纺丝技术制成了一种聚合物纳米纤维,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并机械旋转成一缕,该旋转并非传统意义上的机械方式,而是利用电场来实现。

麻省理工研发出比凯夫拉更高强度和韧性的纳米纤维

这种凝胶电纺丝纳米纤维的宽度只有数百纳米,其性能原理虽未研究清楚,但表现出了材料学上不同寻常的超高强度和韧性。一般我们知道当一种材料具有高强度的时候,其韧性就会比较低,两者是呈现反比的,因为材料若缺乏能量吸收机制,就会变得更脆而导致断裂,新研发出的这种纳米纤维兼顾了两种特性,在材料史是一个特殊的另类。

这种纳米纤维与一般碳或陶瓷纤维相比,其强度与之相差无几,而韧性也相当高。此外它的密度也更低,因而在一些极力减重的装置上,它比传统材料更具优势。由于生产条件相对简单容易,最终大量生产的产品成本也可以做到更加低廉。

麻省理工研发出比凯夫拉更高强度和韧性的纳米纤维

这种材料将来有望应在如更轻便的防弹衣、加强坦克和装甲车,甚至进一步加强航母和驱逐舰防护,另外对如光纤外层保护、防割手套等民用领域有极大促进。

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