2021年1月20
碳纳米管纤维并不如他们包含的碳纳米管,但是赖斯大学的研究人员正在努力缩小差距。
的计算模型材料理论家鲍里斯Yakobson莱斯布朗欧洲杯足球竞彩工程学院的和他的团队建立了一个通用扩展纳米管长度之间的关系以及它们之间的摩擦在一捆,参数可以用来调整纤维强度的属性。
模型是科学家和工程师的工具开发导电纤维为航空航天、汽车、医疗、纺织应用智能衣服。碳纳米管纤维已经被认为是一个可能的太空电梯,依据项目Yakobson研究。
这项研究详细在《美国化学学会》杂志上ACS Nano。
增长,单个碳纳米管基本上是卷起的石墨烯的管子,广为人之的一种材料。欧洲杯足球竞彩但是当捆绑,大米和其他实验室自2013年以来一直在做的,细长的纤维是弱小的,约一百个人管的强度,根据研究人员。
“一个单一的纳米管是最强的东西你可以想象,由于其很强的碳碳键,”彭说大米助理研究教授小普,长期Yakobson集团的成员。“但是当你开始做事情的纳米管,这些都比你期望的弱得多。我们的问题是,为什么——能做些什么来解决这个差距”
这个模型展示了纳米管的长度和它们之间的摩擦是最好的整体纤维强度的指标,并提出策略走向更好。一个是简单地使用纳米管。另一种方法是增加之间的交联管、化学或电子辐照创建缺陷,使碳原子可用于债券。
粗粒度模型量化碳纳米管之间的摩擦,特别是如何调节滑动,当应变下的纤维和碳纳米管之间的连接可能会破坏后的恢复。长度和摩擦之间的平衡是很重要的:纳米管的时间越长,需要交联越少,反之亦然。
“纵向差距只是多长时间的函数可以使纳米管,”佩内夫说。“这些差距是本质上的缺陷,导致界面滑移当你开始拉着一捆。”
与一个给定的内在弱点,彭作者Nitant Gupta,大米的研究生,开始看交联对强度的影响。“我们建模的链接是碳二聚体或短烃链,当我们开始把它们,我们看到他们会伸展和休息,”佩内夫说。
“清楚的是,这个接口的整体实力在很大程度上取决于交联的功能来恢复,”他说。“如果他们打破并重新连接下一个可用碳纳米管滑动,将会有一个有效的管,使纤维之间的摩擦更强。这是理想的情况。”
“我们展示了交联密度和长度扮演类似的角色,我们用这两个值的乘积来描述整个包的力量,”古普塔说,该模型可通过下载论文的支持信息。
佩内夫说编织纳米管或链接链还可能增强纤维。这些技术超出了当前模型的功能,但值得研究,他说。
Yakobson说,伟大的技术价值在加强材料。欧洲杯足球竞彩“这是一个持续的艰苦的战斗,在世界各地的实验室,每一次进步GPa(吉帕斯卡,衡量抗拉强度)一个伟大的成就。
“我们的理论把许多不同的数据更清晰的视角,强调仍有很长的路要峰会的力量同时也表明实验具体步骤,”他说。“我们希望。”
大米校友约翰规律,现在在美国宇航局喷气推进实验室技术员,是论文的合著者。Yakobson是卡尔·f·Hasselmann教授材料科学和纳米工程和大米的化学教授。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
美国空军科学研究办公室和计算机资源通过美国国家科学基金会和大米的研究支持。欧洲杯线上买球
读的抽象https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c08588。
这个消息发布在网上可以找到https://news.rice.edu/2021/01/19/a-little-friction-goes-a-long-way-toward-stronger-nanotube-fibers/
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