据外媒报道,由韩国科学技术研究院(KIST)全北先进复合材料研究所(Jeonbuk Institute of Advanced Composite Materials)的Bon-Cheol Ku博士领导的研究团队与由蔚山国立科学技术院(UNIST)Han Gi Chae教授领导的研究人员合作开发出具有高拉伸强度和模量的CNT基复合碳纤维的低成本制造技术。

图片来源:KIST
碳纤维通常由聚丙烯腈(PAN)聚合物或源自热解燃料油的沥青碳化而成。研究人员开发出新技术,通过将碳纳米管与聚酰亚胺(PI)树脂结合使用,在保持高强度的同时大大提高了模量。
韩国团队最初使用连续湿法纺丝工艺制造出CNT-PI复合纤维,成功制造出高模量(528 GPa)和高强度(6.2 GPa)的纤维。使用氯磺酸(CSA)作为溶剂,并在过程中进行高温热处理,获得的模量是市售纤维(约为320 GPa)的1.65倍。
此外,微观结构分析证实,通过减少纤维内的空隙,制造材料的物理性能得到改善,并且CNT/PI组合改善了碳纳米管的取向。研究团队能够制造出具有更高模量的高强度纤维,同时用PI替代高达50%的昂贵CNT以降低总体成本。
KIST的Ku博士博士:“这项研究很有意义,因为使用低成本聚合物可以大大降低碳纳米管基碳纤维的制造成本。这些新型碳纤维过去因成本高而难以商业化,而现在有望用于航空航天、军事和未来的移动出行行业。”