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高强度新型碳纳米管纤维研制成功 |
| 英国剑桥大学材料科学教授阿兰·魏德尔与美国陆军士兵研究开发中心的研究人员共同研制出一种新型碳纳米管纤维。该碳纳米管纤维上最脆弱的地方也需要1吉帕斯卡的应力才能折断，强度足以与钢铁相媲美。 碳纳米管是一种棉线状的碳分子，带有仅一个原子厚度的壁。虽然它们具有非常强的导电性能，但可靠性难以保证。为了制作这种超强纤维，魏德尔在热炉中将碳汽化，然后吹出一股碳纳米管流。当这些碳纳米管在空中被捕获并围绕一个轴旋转时，就会形成一根由数十亿个分子组成的纤维，而这些分子沿着碳纳米管紧密排列在一起。 研究人员认为，强度的改善主要取决于缠绕速度，以便将碳纳米管更好地排列成线以及更紧密地包裹起来。研究人员通过调节炉温和调整缠绕速度优化制作工艺，制作出的纤维强度较其他小组制作的要高出0．3倍。为了使制作的纤维密度更大，他们还在制作工艺中增加了一个步骤，让纤维通过丙酮气体。丙酮气体可在纤维上凝结成一层液体，由于表面张力效应将纳米管拉在一起，从而增强纤维强度。 新碳纳米纤维一般要在施以大约6吉帕斯卡的应力时才发生断裂，强度要高于制造防弹背心的常用材料芳纶，而且可与两种最高强度的商业材料——基纶和迪尼玛相抗衡。目前，研究人员已制作出一根单独的超强碳纳米管纤维，可承受9吉帕斯卡的应力，表现出具有无与伦比的超强性能，而用别的方法制作的碳纳米管纤维最多可承受3吉帕斯卡的应力。 魏德尔目前能制作出的最好纤维长度仅为1毫米，这主要是因为纤维越长，包含的细微碳颗粒和其他缺陷就越有可能削弱它的强度。即便调节制作工艺，如调整缠绕速度和利用丙酮方法，都不能改变这些碳素颗粒，因此必须回到化学合成的方法来解决这类问题。研究人员称，这种纤维最具前景的应用也许是制作防弹衣和开采油气钻头。（选自《科技日报》） 1．下列对“新型碳纳米管纤维”的解说，错误的一项是（ ） A．新型碳纳米管纤维是一种棉线状碳分子，它只有一个原子的厚度。 B．新型碳纳米管纤维是由数十亿个沿着碳纳米管紧密排列在一起的分子组成的纤维。 C．新型碳纳米管纤维是一种导电性能强、承受应力强的新型纤维。 D．新型碳纳米管纤维是通过调节炉温、调整缠绕速度等增强了强度的一种新型纤维。 2．下列说法不属于“新型碳纳米管纤维制作工艺”的一项是（ ） A．调节炉温，使碳在热炉中汽化，吹出碳纳米管流。 B．调整缠绕速度，将碳纳米管排列成线并紧密地包裹起来。 C．纤维通过丙酮气体时，丙酮在纤维上凝结成液体，通过表面张力将纳米管拉在一起。 D．用化学合成的方法改变细微碳素颗粒，增强纤维强度。 3．下列说法不符合文章内容的一项是（ ） A．超强碳纳米管纤维，可承受的应力是普通碳纳米管纤维承受应力的3倍之多。 B．目前能制作出的最好纤维长度仅有1毫米长主要是受到制作工艺的制约。 C．新碳纳米纤维能承受大约6吉帕斯卡的应力，强度远远高于制造防弹背心的基纶。 D．从发展的前景看，新型碳纳米管纤维可能是制作防弹衣和开采油气钻头的最好原料。 |