莱斯大学 莱斯大学的研究人员模拟了碳纳米管的长度和纤维中它们之间引起摩擦的交联之间的关系，并发现这个比例可以用来测量纤维的强度
学分:叶夫根尼·佩涅夫/莱斯大学 碳纳米管纤维远不如它们所含的纳米管坚固，但莱斯大学的研究人员正在努力缩小这一差距
莱斯布朗工程学院的材料理论家鲍里斯·雅科布森和他的团队建立了一个计算模型，该模型建立了纳米管长度和束中纳米管之间摩擦力之间的通用比例关系，这些参数可用于微调纤维的强度特性
该模型是科学家和工程师开发用于航空航天、汽车、医疗和纺织应用(如智能服装)的导电纤维的工具
雅科布森研究的一个项目是，碳纳米管纤维被认为是太空电梯的可能基础
这项研究详细刊登在美国化学学会杂志《纳米化学》上
随着生长，单个碳纳米管基本上是石墨烯卷起的管子，石墨烯是已知最强的材料之一
但研究人员称，像赖斯和其他实验室自2013年以来一直做的那样，当捆绑在一起时，丝状纤维要弱得多，大约是单个试管强度的百分之一
“单个纳米管是你能想象到的最强的东西，因为它有非常强的碳碳键，”赖斯助理研究教授叶夫根尼·佩内夫说，他是雅科布森集团的长期成员
“但当你开始用纳米管制造东西时，这些东西比你想象的要弱得多
我们的问题是，为什么？如何解决这种差异？" 该模型展示了纳米管的长度和它们之间的摩擦是如何最好地反映纤维的整体强度的，并提出了改善它们的策略
一种是简单地使用更长的纳米管
另一种方法是通过化学方法或电子辐照来增加管子之间的交联数，从而产生缺陷，使碳原子可以结合
莱斯大学的研究人员建立了这一现象的计算模型，他们认为，碳纳米管束之间的交联与管的长度对整个纤维的强度一样重要
学分:叶夫根尼·佩涅夫/莱斯大学 粗粒度模型量化了纳米管之间的摩擦，特别是当纤维处于应变状态时，它如何调节滑动，以及断裂后纳米管之间的连接可能恢复得有多好
长度和摩擦力之间的平衡很重要:纳米管越长，所需的交联越少，反之亦然
佩内夫说:“纵向间隙只是纳米管长度的函数。”
“这些间隙本质上是缺陷，当您开始拉动一个包时，会导致接口滑动
" 鉴于这种固有的弱点，佩涅夫和主要作者妮塔·古普塔，一位莱斯大学的研究生，开始研究交联对强度的影响
“我们把链节模拟成碳二聚体或短烃链，当我们开始拉动它们时，我们看到它们会伸展并断裂，”佩内夫说
“很明显，这个界面的整体强度在很大程度上取决于这些交联的愈合能力，”他说
“当纳米管滑动时，如果它们断裂并重新连接到下一个可用的碳上，纳米管之间会产生有效的摩擦，使纤维变得更强
这是最理想的情况
" “我们表明交联密度和长度起着相似的作用，我们使用这两个值的乘积来表征整个束的强度，”古普塔说，并指出该模型可通过该论文的支持信息下载
佩内夫说，编织纳米管或像链一样连接它们也可能增强纤维
他说，这些技术超出了当前模型的能力，但值得研究
雅科布森说，强化材料有很大的技术价值
“这是世界各地实验室正在进行的一场艰苦的战斗，GPa(千兆帕斯卡，一种抗拉强度的衡量标准)的每一项进步都是一项伟大的成就
他说:“我们的理论将大量不同的数据放在更清晰的视角中，强调了离力量的顶峰还有很长的路要走，同时也向实验者提出了具体的步骤。”
“或者我们希望如此
"
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