元素百科为您介绍中国超碳纳米管纤维领域的研究取得了重大突破。近日，清华大学化工系魏飞教授团队与清华大学航天学院李西德教授团队合作，在超碳纳米管纤维领域取得重大突破。世界上首次报道了接近单碳纳米管理论强度的超长碳纳米管束，其拉伸强度超过了目前发现的所有其他纤维材料。
碳纳米管被认为是目前发现的最强材料之一，拉伸强度超过100GPa，超过T1000碳纤维强度的10倍。然而，当单根机械性能优异的碳纳米管制成宏观材料时，其性能往往远低于理论值。相比之下，超长碳纳米管具有厘米甚至分米的长度和完美的结构，具有一致的方向和接近理论极限的力学性能，在制备超强纤维方面具有巨大的优势。
通过采用原位气流聚焦法，研究团队可控制地制备了具有确定组成、完美结构和平行排列的厘米级连续超长碳纳米管束，巧妙地避免了限制因素。通过制备含有不同数量单元的超长碳纳米管束，定量分析其组成和结构对超长碳纳米管束力学性能的影响，建立了确定的物理/数学模型。
研究发现，管束中碳纳米管的初始应力分布不均匀，使管束中的碳纳米管无法同步均匀应力，导致整体强度下降，即“丹尼尔效应”。因此，研究小组提出了一种“同步放松”的策略，将碳纳米管束的拉伸强度提高到80GPa以上，接近单个碳纳米管的拉伸强度。
这项工作揭示了超长碳纳米管制造超强纤维的光明前景，并为新型超强纤维的发展指明了方向和方法。
