新納米纖維材料:或可成(chéng)為防護裝甲的新選擇
2017-12-14
據最新一期《科學(xué)·材料》雜志報道(dào),美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出一種(zhǒng)被(bèi)稱為凝膠靜電紡絲的超細纖維生産新工藝,由此制得的納米尺度的纖維具有超常的強度和韌性,或可成(chéng)為防護裝甲和納米複合材料的新選擇。
麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系教授格裡(lǐ)高利·拉特利奇表示,材料科學(xué)講究平衡。通常情況下,研究人員在提高材料的某一特性時(shí)會(huì)看到(dào)其他特性的相應下降。強度和韌性就(jiù)是這(zhè)樣(yàng)的一對(duì)矛盾體。強度越高的材料,韌性越低,其吸收能(néng)量的機制遭到(dào)破壞而更易破裂。而凝膠靜電紡絲技術則破解了這(zhè)種(zhǒng)平衡機制。
新技術對(duì)傳統的凝膠紡絲技術進(jìn)行了改進(jìn),加入了電力。由此制成(chéng)的聚乙烯超細纖維可媲美或超過(guò)某些最強纖維(可用于制作防彈衣的Kevlar和Dyneema)的特性。與廣泛用于複合材料的碳纖維和陶瓷纖維相比,新制成(chéng)的凝膠靜電紡絲聚乙烯纖維具有類似的強度,但韌性更高、密度更低。
與傳統凝膠紡絲工藝不同的是,新技術使用單級過(guò)程取代多級過(guò)程,從而得到(dào)了具有更高拉伸度的纖維,其直徑僅為幾百納米而不是傳統的15微米。使用電力取代機械牽拉使制成(chéng)的纖維更細,從而産生獨特的特性。拉特利奇稱,由新工藝制成(chéng)的纖維未來可用以制造更為輕巧和牢固的防護材料。
文章來源:科普中國(guó)