团队将拉伸CNTs加入到碳复合材料中

来自北卡罗莱纳州立大学(NCSU)的研究人员表示，他们已经开发出了拉伸碳纳米管(CNTs)并使用它们制造碳复合材料的新方法。

通过将碳纳米管材料拉伸，然后将其加入到用于成品的复合材料中，研究人员将材料中的碳纳米管拉直，这显著提高了其抗拉强度，提高了复合材料的刚度及其电和热导率。

研究人员使用一个旋转的线轴来制造具有高碳纳米管比例的带状复合材料，用于从飞机到自行车的各种产品。

碳纤维复合材料目前被用于制造飞机和其他需要坚固、轻质材料的产品。然而，研究人员一直认为，如果这些复合材料可以用碳纳米管制成，它们的强度可以和碳纳米管一样，但重量会轻10倍。

根据NCSU的说法，制造一种强碳纳米管复合材料需要四个特征:首先，它需要较长的碳纳米管，这可以更有效地承载负载;然后，碳纳米管需要按行对齐;第三，材料中的碳纳米管被聚合物或树脂固定在一起，在成品复合材料中碳纳米管与聚合物的比例必须很高;最后，碳纳米管需要尽可能直，以使材料均匀地承受重量。

几十年来，研究人员一直无法实现这些目标，但现在，由中央州立大学材料科学与工程教授朱云天博士领导的一个研究团队开发出了一种解决方案。

朱在一份声明中说:“新技术从碳纳米管阵列开始，它看起来就像从平面基板上生长出来的碳纳米管森林。”“通过抓住碳纳米管阵列一端的碳纳米管，我们能够将它们拉到它们的两侧——而阵列中的所有其他碳纳米管都向同一个方向翻转。”

然后将对齐的CNTs缠绕在旋转的线轴上，并喷洒聚合物溶液以将CNTs结合在一起。这就形成了一种带状复合材料，其碳纳米管体积百分比很高，可用于制造飞机和自行车等成品中的碳纳米管复合结构。

然而，这并不能解决矫直CNTs的需要。为了达到这个目的，朱和他的团队在纳米管被拉到旋转的线轴上时拉伸碳纳米管。

据说，这一过程可以提高碳纳米管复合材料“带状”的抗拉强度约90%(平均达到3.5吉帕斯卡)，刚度提高超过100%。

通过拉直碳纳米管，研究人员还能够将碳纳米管复合材料的导热系数提高近三倍，达到每米每开尔文40W。电导率提高了50%，达到每米1,230西门子。

关于拉伸碳纳米管使其变直的论文，超对齐碳纳米管制备的超强、刚性和多功能薄膜，在该杂志的创刊号上在线发表材料研究报告．