北京大学《Nat Commun》：少量添加碳纳米管制备强韧芳纶纤维

1成果简介 

合成高性能纤维具有优异的机械性能，在冲击防护领域具有广阔的应用前景。然而，由于它们的内在冲突，制造具有高强度和高韧性的纤维具有挑战性。本文，北京大学Jin Zhang，Kun Jiao，武汉大学Enlai Gao，中国科学院力学研究所Xianqian Wu等在《Nat Commun》期刊发表名为“Fabricating strong and tough aramid fibers by small addition of carbon nanotubes”的论文，研究报道了通过聚合少量（0.05wt%）的短胺化单壁碳纳米管，杂环芳纶纤维的强度、韧性和模量分别同时提高了26%、66%和13%（SWNTs），拉伸强度为6.44±0.11 GPa，韧性为184.0±11.4 MJ m−3，杨氏模量为141.7±4.0 GPa。

机理分析表明，短氨基化单壁碳纳米管通过影响单壁碳纳米管周围杂环芳纶链的结构来提高结晶度和取向度，原位聚合增加了其中的界面相互作用，促进应力传递并抑制应变局部化。这两种效应解释了强度和韧性同时提高的原因。

2图文导读  

图1、复合纤维的制备和性能。

图2、SWNT的结构设计和表征

图3、复合纤维的结构表征。

图4、复合纤维的力学性能。

图5、SA-SWNT-HAF的增强机理

3小结 

综上所述，我们通过全局优化策略制备了强（抗拉强度为6.44±0.11GPa）和韧（韧性为184.0±11.4MJ m-3）的HAFs。sa-SWNT-HAFs的卓越机械性能表明其在冲击保护和高韧性复合材料领域有很好的应用前景。

文献：https://doi.org/10.1038/s41467-023-38701-4

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来源：文章来自Nat Commun 网站，由材料分析与应用整理编辑。

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