2004年9月3
莱斯大学科学家们正在改进用于制造纯碳纳米管纤维的先进化学生产方法。发表在明天出版的《科学》(Science)杂志上的研究描述了可伸缩的生产技术，该技术生产出高度排列、连续的宏亚博老虎机网登录观纤维，仅由单壁碳纳米管(SWNTs)组成，这类碳纳米管具有最好的机械和传输性能。
莱斯碳纳米技术实验室主任、莱斯化学家理查德·斯莫利表示，CNL的单壁碳纳米管纤维生产方法与制造世界上最坚固的两种商用纤维凯夫拉®和Zylon®的生产方法相似。CNL的纤维研究团队预计，纯纳米管纤维的发展道路也将遵循这两种纤维的类似轨迹，在商业化之前，需要数年的加工精细化和大量的研究投资。
美国空军和它的工业合作伙伴花了10年时间和1亿多美元来完善Zylon，这是目前市场上最坚固的纤维。Zylon的强度大约是凯夫拉尔纤维的两倍，凯夫拉尔纤维是世界上大部分防弹防弹衣的材料。最终，CNL的研究人员相信，纯纳米管纤维的强度有望达到Zylon的10倍。
莱斯大学教授斯莫利说:“早期的结果很吉利。”斯莫利是莱斯大学的化学和物理学教授。“我们没有杂质，我们的密度约为理论上可能的77%，我们有信心，随着热处理、纺丝和其他生产元素的改进，强度和电导率将提高。”
从2000年开始，斯莫利研究小组以莱斯为中心的研究小组正式开始用高浓度分散在强酸中的SWNTs纺丝。当时正在进行的研究表明，SWNTs与硫酸强烈相互作用，并组装成无数高度对齐的、可移动的SWNTs组成的面条状结构域。这篇《科学亚博老虎机网登录》杂志的文章是第五篇报道这一发现的四年之旅的文章。宾夕法尼亚大学材料科学与工程系的研究人员帮助确定了纳米管酸分散的结构。亚博网站下载亚博老虎机网登录
“SWNT纤维项目是纳米技术的‘圣杯’之一——纺出一种具有任何纤维中最高强度的纯单壁纳米管纤维，”论文合著者韦德·亚当斯(Rice's Center for Nanoscale Science and Technology (CNST))主任说。亚博老虎机网登录
亚当斯说，赖斯的光纤项目是吸引他在2002年加入CNST的因素之一。此前，他在俄亥俄州代顿的赖特-帕特森空军基地的空军研究实验室服务了32年，退休了。
亚当斯说:“空军从一种杆状聚合物中开发出了现在被称为Zylon的纤维，它的拉伸性能是凯夫拉纤维的两倍。”“基于单分子碳纳米管更大的理论强度，单分子碳纳米管的拉伸强度预计是Zylon或Kevlar的许多倍。然而，与Zylon和Kevlar不同，SWNTs也是极好的电和热导体。这种独特的多功能使它们成为许多关键应用的候选人，而不仅仅是结构应用。”
纳米管是纯碳的空心圆柱体，只有一个原子厚。除了强度非常高之外，纳米管还可以是金属或半导体，这意味着它们可以用来制造“智能”和超高强度的材料。亚博网站下载例如，美国宇航局正在研究如何利用含有纳米管的复合材料来建造更轻、更强的飞机和宇宙飞船。亚博网站下载
从化学角度来说，碳纳米管很难处理。它们彼此强烈吸引，并倾向于粘在一起，形成毛球一样的团块。科学家已经开发出了解开和分类少量纳米管的方法，但还没有找到一种令人满意的方法来实现适合加工的稳定分散。到目前为止，所选择的介质是洗涤剂和水溶液，这些溶液中分散的纳米管的体积小于1%，并用聚合物溶液处理。这种浓度太低，不足以支持旨在制造大型纳米管纤维的工业过程。此外，很难去除所有的肥皂和聚合物，并将纳米管转换回它们的纯形式。
Rice的团队相信他们已经克服了工业化生产宏观SWNT物体的主要障碍——找到了一种以液体形式储存大量纳米管的方法。通过使用浓硫酸，一个由化学家和化学工程师组成的团队能够分散纯碳纳米管(按重量计算)高达10%的浓度——比之前达到的最高浓度高出10倍以上。这一新的加工路线不使用聚合物添加剂或洗涤剂，这些在以前的加工方法中使用，已知是商业可扩展性和最终产品纯度的障碍。
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