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研究人员开发独特的聚合物纤维 重量轻且弹性强

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58京牌 ,在德国哈雷-维滕贝格大学(MLU)研究人员的帮助下,来自拜罗伊特、南昌和苏黎世的专家成功开发出独特的聚合物纤维,其独特之处在于弹性极强,同时非常轻巧,可应用于汽车等行业。

(图片来源:plasticstoday)

MLU物理研究所微观结构材料设计研究小组利用一种名为ZEISS XRadia 810 Ultra的设备,进行高分辨率三维X射线计算机断层扫描,以描述纤维特征。在这项技术的基础上,科学家们能够为小样本创建高度细节化的3D图像,并在进行纤维建模时首次发现,每根纤维内的纤丝几乎均沿同一纵向排列。

MLU X射线成像小组负责人Juliana Martins De Souza E Silva博士表示:“只有在以一定量的多叠氮化物作为相互连接的分子的情况下,通过拉伸和回火实现高度纤细化取向,才能让轻质材料具有高强度和韧性,以及高结晶度。”

 

(图片来源:uni-halle)

这种纤维以聚丙烯腈为化学基础,具有极高的弹性和拉伸强度,同时重量很轻。一根直径约0.04毫米的纤维包含多达4000根超薄纤丝。利用添加剂(也就是连接分子)将纤维中的原纤丝结合在一起,并在制造过程中通过拉伸和热处理影响纤维取向,从而获得良好的效果。相比之下,一根纤维没有人的头发粗,重量比果蝇轻,但仍能支撑30克的重量。很少有合成材料同时具有如此高的强度和韧性。

此类聚合物纤维具有可拉伸性,因此可以承受变形和断裂,并恢复到原来的形状。这意味着它们可以吸收大量能量。这些纤维由于具有独特的性能,非常适用于高载荷技术部件,例如用于制造耐磨轮胎和其他汽车零部件,帮助减轻车辆重量。另外,这种纤维可以回收。

科学家们认为,这种材料还需要经过进一步研发:“我们采用创新设计原理,利用其他标准聚合物,也能生产出同样坚韧的纤维。不同的聚合物和连接分子组合可能催生新的材料。”目前,该团队开发的聚合物纤维可以直接利用业内已有高科技工艺进行生产。Martins De Souza E Silva表示:“预计我们的纤维将很快投入实际应用。”

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