科学家创造出高强度纳米纤维材料 耐热性比凯夫拉好20倍

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科学家创造出高强度纳米纤维材料 耐热性比凯夫拉好20倍

"我们的目标是设计一种多功能材料,能够保护在极端环境中工作的人,如宇航员、消防员或士兵,免受他们面临的许多不同威胁,"该研究的第一作者Grant Gonzalez说。为此,研究人员需要将这两种类型的分子结构--高度有序而又多孔--结合到一种材料中。它是用一种叫做浸泡式旋转喷射纺丝(iRJS)的工艺制成的。基本上,一个装置旋转并迫使液态聚合物溶液通过一个小孔流出,形成长长的聚合物链。它撞上了钉在离心机壁上的液浴,并凝固。然后,这些固体线聚集在基地周围。

研究人员能够调整起始聚合物液体的粘度,使最终的线程具有所需的特性。最后,他们能够生产出长长的、排列整齐的纳米纤维片,它们之间有很多孔隙。下一步,他们必须测试纳米纤维片是否真的对弹道和热量都有保护作用。在向堆叠的片材发射类似BB弹的弹丸的测试中,研究小组发现,新材料和普通的Twaron编织材料一样耐用。

在热测试中,研究人员发现新材料的隔热性能比商用Twaron和Kevlar好20倍左右。使用目前的设置,该团队可以在10分钟左右的时间内纺出尺寸约为10×30厘米(3.9×11.8英寸)的薄片,但如果扩大生产规模,这可能会得到改善。

“虽然还有改进的余地,但我们已经突破了可能的界限,并开始向这种多功能材料领域发展,”Gonzalez说。

该研究发表在《Matter》杂志上。

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