據(jù)最新一期《科學(xué)·材料》雜志報(bào)道,美國(guó)麻省理工學(xué)院開發(fā)出一種被稱為凝膠靜電紡絲的超細(xì)纖維生產(chǎn)新工藝,由此制得的納米尺度的纖維具有超常的強(qiáng)度和韌性,或可成為防護(hù)裝甲和納米復(fù)合材料的新選擇。
麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系教授格里高利·拉特利奇表示,材料科學(xué)講究平衡。通常情況下,研究人員在提高材料的某一特性時(shí)會(huì)看到其他特性的相應(yīng)下降。強(qiáng)度和韌性就是這樣的一對(duì)矛盾體。強(qiáng)度越高的材料,韌性越低,其吸收能量的機(jī)制遭到破壞而更易破裂。而凝膠靜電紡絲技術(shù)則破解了這種平衡機(jī)制。
新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的凝膠紡絲技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),加入了電力。由此制成的聚乙烯超細(xì)纖維可媲美或超過某些最強(qiáng)纖維(可用于制作防彈衣的Kevlar和Dyneema)的特性。與廣泛用于復(fù)合材料的碳纖維和陶瓷纖維相比,新制成的凝膠靜電紡絲聚乙烯纖維具有類似的強(qiáng)度,但韌性更高、密度更低。
與傳統(tǒng)凝膠紡絲工藝不同的是,新技術(shù)使用單級(jí)過程取代多級(jí)過程,從而得到了具有更高拉伸度的纖維,其直徑僅為幾百納米而不是傳統(tǒng)的15微米。使用電力取代機(jī)械牽拉使制成的纖維更細(xì),從而產(chǎn)生獨(dú)特的特性。拉特利奇稱,由新工藝制成的纖維未來可用以制造更為輕巧和牢固的防護(hù)材料。
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