微米和纳米科技材料

手工制作这些纳米纤维实际上更快

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从碳纳米管快速生产纤维的新方法是手工制造和高科技。

该方法允许研究人员在大约一个小时内从小块纳米管样品中制造出短的强导电纤维。

在2013年,莱斯大学的化学家Matteo Pasquali找到了一种方法来旋转整个线轴状纳米管纤维,用于航空航天,汽车,医疗和智能服装应用。纤维看起来像棉线,但表现像金属丝和碳纤维。

它可以花费大量的材料和数周的时长来优化连续纤维的纺纱工艺,但是新的方法可以减小尺寸,即使它需要一些动手处理。

Pasquali和主要作者,研究生Robby Headrick在“ 高级材料”杂志上报道,对齐和扭曲头发纤维相当简单。

首先,Headrick制作电影。将少量纳米管溶解在酸中后,将溶液置于两块载玻片之间。将它们快速移过彼此会施加剪切力,从而促使溶液中的数十亿纳米管排列。一旦所得到的薄膜沉积在玻璃上,他就剥离出部分并将其卷成纤维。

Headrick说:“剥离胶片时,胶片处于凝胶状态,这对获得完全致密的纤维非常重要。“在整个结构的横截面上,当你弄湿它时,当它干燥时,毛细管压力使它密实

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。”

Headrick不满意他最初的实验的可重复性,并与他的父亲Robert一起做业余木工的讨论。老Headrick很快想出了一个简单的设备来支持幻灯片和控制剪切过程。

干燥的纳米管纤维长约7厘米,电气性能相当于原始纺丝方法所产生的长纤维,但其更高密度,拉伸强度高达3.5千兆帕(GPa),优于纺丝纤维。研究人员预计纳米管比它们宽5万到7万倍会产生35到40GPa的纤维,大约是单个碳纳米管的强度。

“我们可以以完全相同的方式处理各种纳米管,以便获得最佳的纤维结构和性能,”Headrick说。“它加快了速度,使我们能够探索只有少量可用的纳米管。”

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Pasquali教授是材料科学,纳米工程和化学的化学和生物分子工程教授,这个过程再现了通过纺丝生产的典型纤维的高纳米管排列和高堆积密度,但其尺寸足以进行强度和电导率测试。

Pasquali说:“我们现在将其作为快速实验室测试来评估新材料并为大规模方法创建目标属性。“我们会事先知道材料可以提供什么,而以前,我们只能推断。对于希望改变反应器条件以快速反馈或进行质量控制的碳纳米管生产商来说,这一点尤为重要,同时也适用于对金属与半导体类型甚至螺旋性进行分类的样品进行测试。

论文的合着者来自DexMat Inc. 环球科技公司和俄亥俄州代顿的空军研究实验室; 和以色列理工学院。

科学研究空军办公室,罗伯特·A·韦尔奇基金会,美国 – 以色列双边科学基金会和美国宇航局空间技术研究奖学金为这项研究提供了支持。

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