接下来的两个月,庞学林除了在北大数院任教外,还时不时去汪淼的纳米中心转上一转,了解“飞刃”材料的制造工艺和流程。
当然,他也只能走马观花,看个大概。
不过对照着系统给出的工艺流程和技术资料,庞学林总算大概搞明白了“飞刃”材料原理以及整个制造流程。
和传统碳纤维材料不一样的是,飞刃材料是由碳纳米管堆砌而成。
碳纳米管被认为是目前发现的最强的几种材料之一,其杨氏模量高达1TPa以上,拉伸强度高达100GPa以上(比强度高达62.5GPa/(g/cm3)),超过T1000碳纤维强度10倍以上。
要知道,目前已知宏观材料的比强度都远远低于7.5GPa/(g/cm3),比如钢丝绳为0.05~0.33GPa/(g/cm3),碳纤维为0.5~3.5GPa/(g/cm3),高分子纤维为0.28~4.14GPa/(g/cm3),由此可以想象碳纳米管的强度有多么恐怖了。
但是,当单根力学性能优异的碳纳米管材料制备成宏观材料时,其性能往往远低于理论值。
主要原因是形成纤维的碳纳米管均长度较短,单元体之间以范德华力相互搭接,在拉力作用下极易发生相互滑移,无法充分利用碳纳米管的本征高强度。
此外,碳纳米管内的结构缺陷和杂乱取向等都会导致纤维强度下降。
汪淼采用反应黑箱的制备方式,可控地制备了具有确定组成、结构完美且平行排列的米级连续超长碳纳米管管束,这种管束具有一致取向和接近理论极限的力学性能。
它不仅是制造太空电梯的最佳材料,同时在大飞机、重型运载火箭、空间站、宇宙飞船、超级建筑等领域都有着光明的应用前景。
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