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科学家利用碳纳米管制造出坚硬材料
发布时间:2009-4-13 10:58:50    浏览次数:8723
 

 美国科学家发现,用一层碳纳米管、一层聚合物层层交叠出的“夹心饼干式碳纳米管”具有超强硬度,可与工程中使用的超硬陶瓷材料媲美。

  美国俄克拉何马州立大学的科学家在最新一期英国《自然材料学》杂志上报告了他们的这一成果。他们说,这种新的超硬材料是完全有机的,而且很轻,适用于制造植入人体并长期发挥作用的医疗器件,在航天工业方面也有很好的应用前景。

  碳纳米管是由碳原子网形成的空心圆柱,直径只有几纳米,长只有几千纳米(即几微米),科学家一直希望能用它制造更好的碳纤维材料。对单个碳纳米管的测试也表明,它确比一般用于制造赛车、网球拍的碳纤维更坚固。但是,用大量碳纳米管制造超硬材料的尝试一直不太成功,因为如果把它们像普通碳纤维那样与聚合物混合,碳纳米管很容易聚集成无用的团块,无法发挥其优越性能。

  俄克拉荷马州立大学的科学家使用新的方法,把材料交替浸在碳纳米管水“溶液”和聚合物溶液里,使材料表面交替生成单分子层的碳纳米管和聚合物。这就避免了碳纳米管聚集成团的问题。通过往碳纳米管上添加化学基团,促进碳纳米管和聚合物的结合,还可进一步提高硬度。这样制造出的材料硬度比普通的碳纤维材料要高几倍,可与碳化硅纤维、碳化钽等超硬材料相媲美。

  科学家说,这种交替浸泡生成“夹心饼干式碳纳米管”的方法并不困难,成本较低,但碳纳米管本身的造价较高,是该技术付诸实用的一个阻碍。