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比头发细千倍的玻璃“纳米线”比钢坚硬15倍

发布时间:2013-01-14 | 【打印】 【关闭】

据物理学家组织网1月10日报道,英国南安普敦大学光电子研究中心(ORC)的科学家率先研制出一种玻璃(二氧化硅)纳米纤维,比头发细千倍却比钢坚硬15倍,堪称世界上最高强度、最轻的“纳米线”。该研究结果于近日在英国皇家学会国际中心召开的一个研讨会上公布。

从历史上看,碳纳米管是最强的物质,但其高强度只能在仅几微米长的样品中测量到,实用价值不大。所以,全球范围内的科学家一直试图寻求超高强度的复合材料。

现在,南安普敦大学的吉尔伯托·布兰比拉博士和大卫·佩恩教授共同研究,制造出了最高强度、重量最轻的二氧化硅纳米纤维,比钢强15倍,并很有可能使其长度达到1000公里。

布兰比拉说:“制造合成纤维,最重要的是用低缺陷率、重量轻的纤维实现高强度。通常,如果增加了纤维的强度,就必须增加其直径和重量,但研究显示,减小二氧化硅纳米纤维的尺寸会加强其强度,但它仍然非常轻巧。我们是目前唯一实现优化了这些纤维强度的人。”

他补充说:“该发现可能会改变未来整个世界的复合材料和这些材料的高强度,将对海洋、航空和安全等行业产生巨大影响。该复合材料具有潜在用途,预计将被广泛用于制造生产飞机、快艇和直升机等。”

佩恩解释说:“相比之下,二氧化硅纳米线比高强度钢硬15倍,比传统的强化玻璃钢强10倍。我们可以减少材料使用量,从而减轻物体的重量。生产纳米线的硅和氧在地壳层是最常见的可持续和廉价利用的元素。此外,我们可以生产吨级二氧化硅纳米纤维,用于目前的光学纤维电力网络。”

布兰比拉说:“特别具有挑战性的是如何处理如此之小的纤维,它们比人的头发细近千倍。事实上,当它们变得非常非常小时,其行为便出现完全不同的方式,不再像玻璃那样易碎和破裂,而是如塑料般柔软,这意味着它们具有可以被抻拉的韧性。”

布兰比拉表示:“该研究结果无疑将引起世界各地许多公司的广泛关注,可用来改造航空、航海和安全等行业。目前全球范围内正在测试纳米线在未来有哪些潜在应用。”