“莱斯大学创建计算模型 使纳米管纤维更坚固”

盖乌斯认为碳纳米管纤维远不如其中的纳米管坚固，赖斯大学的研究者们正在竭尽全力缩小两者之间的差距。 据报道，莱斯大学布朗工程学院( rice‘s brown school of engineering ) )的材料理论家boris yakobson及其团队建立了纳米管长度与束中纳米管之间的摩擦力之间共同的比例关系，并指出这些帕

(图片来源: kenkennedy.rice )

科学家和工程师们可以将该模型作为开发导电纤维的工具，将这些纤维应用于航空空航天、汽车、医疗、纺织行业。

各个碳纳米管可以看作是石墨烯片卷曲的东西，石墨烯是已知的最坚固的材料之一。 但是，研究人员表示，如果将这些放在一起，这种线状纤维的强度远远弱于一根纳米管强度的约1%。 研究人员evgeni penev说:“如果是一根纳米管，由于含有极强的碳-碳键，是可以想象到的最强大的东西。 但是用纳米管做的东西比你想象的要弱得多。 我们的问题是，为什么？ 如何处理这个差距呢？”

由模型可知，纳米管的长度及其之间的摩擦力是衡量整体纤维强度的最佳指标。 在可能的改善对策中，作为一个方法，有使用更长的纳米管的情况； 另一种方法是增加管间的交联量，通过化学方法和电子照射产生缺陷，使碳原子结合。

粗粒模型量化纳米管之间的摩擦，特别是纤维处于应变状态时，摩擦是如何调节滑移的，以及纳米管之间连接断裂后的恢复程度。 长度和摩擦力的平衡非常重要。 纳米管越长，所需的交联越少，反之亦然。 根据penev的说法，“纵向间隙只不过是能够制作纳米管长度的函数。 这些间隙本质上是缺陷，一旦开始拉伸管束，界面就会滑动。 ”

鉴于这些固有弱点，penev和主要研究者nitant gupta开始研究交联对强度的影响。 “根据碳二聚物或短烃链对这些连接建模，然后将它们拉伸，可以看到它们出现了拉伸和断裂。 界面的整体强度很大程度上取决于交联的愈合能力。 纳米管打滑时，如果被切断，然后重新连接到可用的碳上，管之间会产生比较有效的摩擦，纤维会变得更坚固。 这是最理想的情况。 ”

gupta说:“我们发现交联密度和长度起着相似的作用，用这两个值的乘积来表示管束整体的强度。”

通过编织纳米管或像链条一样连接，也可以提高纤维的强度。 penev表示，虽然超出了现有模型的能力，但这些技术值得研究。

加固材料具有很大的技术价值。 yakobson说:“我们的理论在更加清晰的立场上展示了大量不同的数据，为今后长期的研究奠定了基础。”