DWCNTF демонстрируют чрезвычайную электропроводность 1,1 × 10⁷ См/м и могут нести высокую плотность тока 8,0 × 10⁸ А/м². Кроме того, они имеют прочность на разрыв 1,65 ГПа и вязкость 130,9 МДж/м³, что делает их одними из самых прочных и долговечных волокон из углеродных нанотрубок мокрого прядения сегодня.
А тем временем Ограничение термоядерного синтеза, которое считали законом, было ложью: его превзошли в десять раз
Разработанные командой Шеньянской национальной лаборатории материаловедения, эти волокна имеют потенциал для использования в аэрокосмической и других критически важных отраслях, включая хранение энергии.
Высокоэффективные волокна с отличной электропроводностью, прочностью и вязкостью становятся все более необходимыми для замены традиционной меди в различных сферах применения.
Передовые инновации
Углеродные нанотрубки (УНТ) идеально подходят для высокопроизводительных волокон благодаря своим исключительным свойствам. Однако эти преимущества часто нивелируются, когда ВНТ формируются в большие волокна, главным образом из-за контактного сопротивления и слабого взаимодействия между трубками.
Распространенный метод мокрого прядения обеспечивает высокую проводимость и достаточную прочность, но из-за этих проблем уступает индивидуальным ВНТ.
Выравнивание и упаковка ВНТ имеют решающее значение для производительности волокна, а трещины, образующиеся во время производства из-за неравномерной диффузии в ванне, еще больше снижают производительность, создавая неравномерные поры.
Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи применили передовой метод "сухо-струйного мокрого прядения". Этот метод улучшает качество волокна путем лучшего выравнивания полимеров и уменьшения трещин, что ранее не применялось к волокнам ВНТ.
В своем исследовании исследователи успешно изготовили DWCNTF с высокой проводимостью и емкостью путем прядения длинных высокомолекулярных DWCNT со стабильным воздушным зазором, достигнув отличного выравнивания и плотности. Волокна достигли высокого коэффициента ориентации 0,994 и плотности 1,96 г/см³.
Рекордная проводимость
Исследования команды демонстрируют, что их волокна достигают рекордно высокой электропроводности, достигая 86 процентов проводимости меди, что является важным показателем для электрических характеристик. Кроме впечатляющей проводимости, волокна также демонстрируют прочность на разрыв 1,65 ГПа, что является одним из самых высоких показателей для волокон, произведенных с помощью этого метода.
Исследователи также проверили долговечность волокон, обнаружив, что их целостность и проводимость остались неповрежденными даже после более 5 000 циклов сгибания. Такое улучшение характеристик волокна решает предыдущие проблемы, связанные с контактным сопротивлением и слабым межтрубным взаимодействием, что знаменует собой существенное совершенствование технологии волокон из углеродных нанотрубок, согласно сообщению South China Morning Post (SCMP).
Смотрите также Интернет будущего: ученые достигли невероятной скорости передачи данных
Сейчас углеродное волокно является стандартом для высокоэффективных материалов в таких передовых отраслях, как аэрокосмическая, а такие компании, как Airbus и Boeing, используют композитные материалы, армированные углеродным волокном, в своих авиационных модулях.
Однако углеродные нанотрубки могут превзойти углеродное волокно, предлагая большую эффективность и открывая новые возможности для таких применений, как хранение энергии и космические лифты.