Можно ли «сплести» прочное углеродное волокно из листов оксида графена?

Исследователи из Университета Райса в США использовали большие куски хлопьев оксида графена в качестве основного сырья для «прядения» прочных углеродных волокон, которые при растяжении так же трудно разрывать, как и остальное волокно. Легкие самолеты, пуленепробиваемая ткань и т. Д. Могут быть изготовлены из этого углеродного волокна для повышения прочности. Результаты исследования были опубликованы 8-го числа в онлайн-выпуске журнала Advanced Materials.

Большинство волокон при вытягивании могут порваться в том месте, где они связаны, но новое углеродное волокно уникально, потому что узел также очень прочный, по словам исследователей, демонстрируя «100% эффективность узла». «Очень странно видеть это», - сказал Жанмуситуэр, химик из Университета Лес. «Узел такой же прочный, как и остальная часть волокна. Такой ситуации никогда раньше не наблюдалось для углеродного или полимерного волокна».

Это связано с патентом, поданным Университетом Райса несколько лет назад: использование экологически безопасных процессов для производства таблеток оксида графена с уникальными свойствами. Их средний диаметр составляет 22 микрона, что составляет четверть ширины человеческого волоса, но они огромны по сравнению с частицами асфальта на нефтяной основе, которые в настоящее время используются для производства углеродного волокна. «Размер частиц асфальта составляет всего 2 нанометра, а наши таблетки оксида графена примерно в 10 000 раз больше», - сказал ведущий автор исследования Сян Чаншэн, аспирант Университета Райса.

Подобно частицам асфальта, эти графеновые листы собираются вместе слабой силой Ван-дер-Ваальса; Однако разница в том, что только графеновые таблетки атомной толщины имеют большую площадь поверхности. Будучи втянутыми в волокна, они прикрепляются друг к другу, как чешуя на теле рыбы. Длина элемента выигрывает в том, что прочность узла зависит от коэффициента изгиба волокна, «поскольку коэффициент изгиба оксида графена очень низкий, кажется, что узла вообще не существует».

По словам Турса, промышленное углеродное волокно, сверхлегкий материал, напоминающий сталь, используется в широком диапазоне применений, от бейсбольных клубов до велосипедов и бомбардировщиков, но его характеристики не сильно улучшились за десятилетия из-за его применения. Химические условия приближаются к пределу. Новое углеродное волокно «соткано» при комнатной температуре и демонстрирует выдающуюся прочность на разрыв и коэффициент изгиба, которые могут стать прочнее после высокотемпературного отжига.

Страница содержит содержимое машинного перевода.