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更新 2018-05-18 10:00
 
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深圳市恒烽达模特衣架品有限公司

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布不均匀,从而使得管束中的碳纳米管无法同步均匀受力,进而导致了整体强度的下降,亦即“丹尼尔效应”。据此,本研究团队提出了一种“同步张弛”的策略,通过纳米操纵来释放管束中碳纳米管的初始应力,使其处于一个较窄的分布范围,从而将碳纳米管管束拉伸强度提高到80GPa以上,接近单根碳纳米管的拉伸强度。数学模型计算结果表明,对于含有无限数量的此类超长碳纳米管形成的管束而言,在保证其长度连续、结构完美、取向一致以及初始应力分布均匀的前提下,其拉伸强度仍可逼近单根强度。

这项工作揭示了超长碳纳米管用于制造超强纤维的光明前景,同时为发展新型超强纤维指明了方向和方法。审稿人评价说:“论文作者取得了一个具有里程碑意义的突破性进展,在世界上首次报道了接近单根碳纳米管强度的碳纳米管管束。这项工作具有极其深远的影响力,它无疑会引起世界范围内的广泛关注”。该研究工作得到国家自然科学基金委员会和国家重大研究发展计划资助。

论文共同第一作者为清华大学化工系2016级博士生白云祥、化工系青年教师张如范和航天航空学院力学系2017届博士毕业生叶璇。论文共同通讯作者为清华大学化工系魏飞教授、张如范博士和航天航空学院李喜德教授。

过去十年间,魏飞团队在超长碳纳米管生长机理、结构可控制备、性能表征和应用探索方面开展了大量研究,并取得了一系列重要突破。团队曾制备出单根长度达半米以上的碳纳米管,并具有完美结构和优异性能,创造了世界纪录。此外,团队首次发现了宏观长度碳纳米管管层间的超润滑现象,并实现了单根碳纳米管宏观尺度下的光学可视化及可控操纵。以上成果相继发表在《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)《自然·通讯》(Nature Communications)《化学会评论》(Chemical Society Reviews)《化学研究评述》(Accounts of Chemical Research)《先进功能材料》(Advanced Materials)《美国化学学会·纳米》(ACS Nano)《纳米快报》(Nano Letters)等国际期刊上,引起了学术界的广泛关注,为开展超长碳纳米管制备超强纤维打下了基础。航天航空学院李喜德教授团队一直在微纳米力学领域进行研究,在微尺度材料力学性能测量和表征方面开展了大量的研究工作,相关研究成果分别发表在《自然·通讯》(Nature Communication)、《物理评论快报》(Physical Review Letters)、《科学报告》(Scientific Reports)、《纳米技术》(Nanotechnology)、《应用物理学快报》(Applied physics Letters)等国际期刊。

Nature Nanotechnology为自然出版集团旗下的月刊,2017年的影响因子为38.99,在纳米科学与纳米技术类期刊排名第一。


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