这种结构每克能够吸收98焦耳的能量,通常被用于制造防弹背心的凯夫拉纤维每克只能吸收80焦耳,在受到高压的时候能够对自身进行增强,因此这种材料很有可能会被用在军用飞机上或者一些其他的国防应用上。
发表在美国化学协会Applied Materials and Interfaces期刊上的一篇文章里,相关研究人员将纳米纤维扭成纱线和线圈型。通过拉伸这种扭曲缠结的纳米纤维产生的电荷所形成的吸引力比一个被认为是分子间最强的结合力之一的氢键结合力的十倍还要大。
研究人员模仿他们先前关于人体骨头内胶原纤维的压电性研究工作,希望能够发明出一种能自我增强的高效材料,来自达拉斯的德克萨斯大学机械工程学院的助理教授Majid Minary博士说。
“我们通过控制电荷的产生对纳米纤维重复了这道工艺,结果产生了一种质量轻、弹性好、强度高的材料,”来自 Alan G. MacDiarmid 纳米科技研究所的成员Minary说,“我们国家在工业和国防应用上需要大量的这种材料”。
对于这个实验,研究者们首先从大家所熟知的材料聚偏氟乙烯(PVDF)和它的共聚物——聚偏氟乙烯-聚三氟乙烯的共聚物(PVDF-TrFE)中通过纺丝技术制得纳米纤维,然后将这些纤维缠绕成纱线,然后继续缠绕成线圈型材料。
“这只是字面上的差异,它和在制造传统电缆时用到的基本工艺是一样的”。Minary指出。
研究者们随后测量了这些纱线和线圈型材料的力学性能,例如它能拉伸多长,最多能够吸收多少能量。
“实验证明了我们制得的这种结构比传统的防弹背心材料能够吸收更多的能量,” Minary说,“我们认为由模仿人骨实验可知,这种新材料的弹性和强度都是由于纳米纤维被扭曲缠结时产生的电荷所导致的。”
“这项研究的下一步工作就是从研制纱线和线圈小型结构发展至制备出更大型的结构。”Minary说。
来源:材料与测试网
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译者:vince
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