本报讯（记者李思辉 通讯员杨柳）近日，北京大学、武汉大学等研究团队合作，提出了一种高动态强度碳纳米管纤维的制备方法——引入聚对苯撑苯并二噁唑（pbo）增强碳纳米管管间作用，机械训练提高取向性，机械处理提高纤维致密性，获得了动态强度高达14 gpa的碳纳米管纤维。相关成果已发表于《科学》。
碳纳米管具有轻质、高强、高模、高导电、高导热等优异特性，被认为是新一代高性能纤维的理想组装基元。然而，由于纤维结构组装的原因，碳纳米管宏观组装纤维的强度仍远低于其理想强度。
研究团队基于微尺度高速冲击拉伸实验，深入研究了碳纳米管纤维在高应变率加载下的力学行为。随着应变率的提高，纤维发生韧脆失效模式转变，展现出显著的应变率强化效应。当应变率约1400 s-1时，纤维动态强度达14 gpa，超过了现有高性能纤维，表明碳纳米管纤维在冲击防护领域具有巨大的应用潜力。
此外，实验和多尺度理论计算分析表明，碳纳米管管间作用、取向性和纤维致密性是纤维力学性能提升的关键。在高速加载条件下，纤维中碳纳米管的断裂比例显著提升，纤维断裂模式从碳纳米管管间滑移转变为更多碳纳米管的协同断裂，从而赋予纤维优异的动态力学性能。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adj1082