新納米纖維材料兼具高強度和高韌性

據(jù)最新媒體報道，美國麻省理工學(xué)院開發(fā)出一種被稱為凝膠靜電紡絲的超細纖維生產(chǎn)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，或可成為防護裝甲和納米復(fù)合材料的新選擇。

麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系教授格里高利·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會看到其他特性的相應(yīng)下降。強度和韌性就是這樣的一對矛盾體。強度越高的材料，韌性越低，其吸收能量的機制遭到破壞而更易破裂。而凝膠靜電紡絲技術(shù)則破解了這種平衡機制。

新技術(shù)對傳統(tǒng)的凝膠紡絲技術(shù)進行了改進，加入了電力。由此制成的聚乙烯超細纖維可媲美或超過某些最強纖維(可用于制作防彈衣的Kevlar和Dyneema)的特性。與廣泛用于復(fù)合材料的碳纖維和陶瓷纖維相比，新制成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(tǒng)凝膠紡絲工藝不同的是，新技術(shù)使用單級過程取代多級過程，從而得到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(tǒng)的15μm。使用電力取代機械牽拉使制成的纖維更細，從而產(chǎn)生獨特的特性。拉特利奇稱，由新工藝制成的纖維未來可用以制造更為輕巧和牢固的防護材料。