北海利用碳納米管開發(fā)優(yōu)異性能的碳纖維復合材料
碳納米管是一種新型材料，強度是鋼的100倍，重量只有鋼的四分之一，導電性能和銅一樣高。如果纖維可以用碳納米管制造，理論上這些纖維可以超越當前碳纖維的性能，使基于碳納米管的纖維成為航空航天、軍事和未來移動行業(yè)的新材料。然而，在纖維中保持碳納米管的優(yōu)異性能是非常具有挑戰(zhàn)性的，由于碳納米管的高成本，很難實現(xiàn)這種纖維的商業(yè)化。
韓國科技院（KIST，全北先進復合材料研究所Bon-CheolKu博士領(lǐng)導的SeokJinYoon院長研究小組和蔚山國家科技院（UNIST，HanGiChae教授領(lǐng)導的研究小組合作，YongHoonLee院長，開發(fā)了碳納米管基碳纖維復合材料高抗拉強度、高韌性的低成本制造技術(shù)。
高強/高彈性復合纖維與高聚物和碳納米管組成的高強/高彈性復合纖維的比較
一般而言，碳纖維是由聚丙烯腈制成的。（PAN）高強度纖維或從熱解燃料油中提取的高韌性纖維。研究小組開發(fā)了一種利用碳納米管和聚酰亞胺的技術(shù)。（PI），在保證高強度的同時，大大改善了模量。該研究小組最初通過使用持續(xù)濕法紡絲技術(shù)建立碳納米管和聚酰亞胺復合纖維，然后采用高溫熱處理，成功制造了高韌性(528GPa)和高韌性(6.2GPa）纖維。該報告的模量是市售纖維的1.6倍(約320GPa)。
復材生態(tài)圈
促進復材產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、在線化、智能化，共同構(gòu)建復材生態(tài)系統(tǒng)，促進產(chǎn)業(yè)升級
此外，微觀結(jié)構(gòu)分析證實，碳納米管/聚酰亞胺化合物通過減少纖維中的間隙，提高了生產(chǎn)材料的物理性能，改善了碳納米管的取向。研究小組可以生產(chǎn)這些韌性和模量極高的纖維，同時用低成本的聚酰亞胺代替高達50%的碳納米管，從而降低整體成本。
KIST的研究人員說:“這項研究非常有意義，它可以大大降低碳納米管基碳纖維的制造成本，因為它使用低成本的聚合物?！彼a充道:“這些新型碳纖維過去因為成本高而難以商業(yè)化，預計將用于航空航天、軍事和未來的移動行業(yè)?！边@項研究是通過KIST的K-Lab和開放研究計劃以及貿(mào)易、工業(yè)和能源部的材料部件研發(fā)項目進行的。
