新型纖維強又韌


材料牛注:通常材料很難同時具備高強度和高韌性,當材料具備高強度時就容易變脆,失去韌性,但是麻省理工學院的科學家們開發的這種新材料成功解決了這個問題,讓我們一探究竟吧!

像大力馬線(一種高強度聚乙烯纖維)和凱芙拉這樣的超強纖維可能會遇到一些競爭對手了。麻省理工學院的科學家們已經開發出了一種新的聚乙烯納米纖維,這種納米纖維既堅固又堅韌,有朝一日可用于制造較小體積的防彈衣。

在Gregory Rutledge教授的帶領下,研究人員通過現有的凝膠紡紗技術來制造這種纖維,其中凝膠紡絲原本是指通過加熱注射器將聚合物凝膠擠出并機械紡成股線。然而,在這里,凝膠不是通過機械手段,而是通過電場紡制的。

由此產生的凝膠—電紡納米纖維的寬度僅為幾百納米(十億分之一米),并且由于一些目前尚未完全被理解的原因,它們同時表現出高的強度和韌性——這種性能在材料中通常不會存在。

“通常當你獲得高強度時,你就會失去韌性,”Rutledge說, “材料變得更脆,因此沒有吸收能量的機制,從而容易斷裂。因此我們能得到這種同時具有非常高的強度和韌性的材料,是非常具有突破性的。”

與碳纖維和陶瓷纖維相比,這種新型納米纖維的強度與它們相似,但卻相當堅硬。它的密度也比較低,這意味著在一些極力減重的裝置上,它較傳統材料更具優勢。它們的模量(抗拉伸性能)不太好,但是它們的制造應該相對容易和便宜。

原文鏈接:Move over Kevlar? New nanofibers combine extreme strength and toughness

本文由材料人編輯部黃亞編譯,點我加入材料人編輯部

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