據(jù)外媒報(bào)道,在德國(guó)哈雷-維滕貝格大學(xué)(MLU)研究人員的幫助下,來自拜羅伊特、南昌和蘇黎世的專家成功開發(fā)出獨(dú)特的聚合物纖維,其獨(dú)特之處在于彈性極強(qiáng),同時(shí)非常輕巧,可應(yīng)用于汽車等行業(yè)。
MLU物理研究所微觀結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)研究小組利用設(shè)備進(jìn)行高分辨率三維X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描,以描述纖維特征。在這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,科學(xué)家們能夠?yàn)樾颖緞?chuàng)建高度細(xì)節(jié)化的3D圖像,并在進(jìn)行纖維建模時(shí)首次發(fā)現(xiàn),每根纖維內(nèi)的纖絲幾乎均沿同一縱向排列。
研究人員表示:“只有在以一定量的多疊氮化物作為相互連接的分子的情況下,通過拉伸和回火實(shí)現(xiàn)高度纖細(xì)化取向,才能讓輕質(zhì)材料具有高強(qiáng)度和韌性,以及高結(jié)晶度。”
這種纖維以聚丙烯腈為化學(xué)基礎(chǔ),具有極高的彈性和拉伸強(qiáng)度,同時(shí)重量很輕。一根直徑約0.04毫米的纖維包含多達(dá)4000根超薄纖絲。利用添加劑(也就是連接分子)將纖維中的原纖絲結(jié)合在一起,并在制造過程中通過拉伸和熱處理影響纖維取向,從而獲得良好的效果。相比之下,一根纖維沒有人的頭發(fā)粗,重量比果蠅輕,但仍能支撐30克的重量。很少有合成材料同時(shí)具有如此高的強(qiáng)度和韌性。
此類聚合物纖維具有可拉伸性,因此可以承受變形和斷裂,并恢復(fù)到原來的形狀。這意味著它們可以吸收大量能量。這些纖維由于具有獨(dú)特的性能,非常適用于高載荷技術(shù)部件,例如用于制造耐磨輪胎和其他汽車零部件,幫助減輕車輛重量。另外,這種纖維可以回收。
科學(xué)家們認(rèn)為,這種材料還需要經(jīng)過進(jìn)一步研發(fā):“我們采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理,利用其他標(biāo)準(zhǔn)聚合物,也能生產(chǎn)出同樣堅(jiān)韌的纖維。不同的聚合物和連接分子組合可能催生新的材料。”目前,該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的聚合物纖維可以直接利用業(yè)內(nèi)已有高科技工藝進(jìn)行生產(chǎn)。研究人員表示:“預(yù)計(jì)我們的纖維將很快投入實(shí)際應(yīng)用。”
來源:ZAKER汽車
原標(biāo)題:《【科研進(jìn)展】研究人員開發(fā)獨(dú)特的聚合物纖維,重量輕且彈性強(qiáng)》
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