大大降低成本！韓國科研所使用碳納米管開發成本效益高、強度高的碳纖維復合材料

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碳納米管是一種新型材料，其強度是鋼的100倍，重量僅為鋼的四分之一，導電率與銅一樣高。如果可以使用碳納米管制造纖維，理論上，這些纖維可以超過現有碳纖維的性能，從而使基于碳納米管的纖維成為航空航天、軍事和未來移動行業的新材料。然而，在纖維中保持碳納米管的優異性能是非常具有挑戰性的，并且由于碳納米管的極高成本，這種纖維的商業化很難實現。

韓國科學技術院（KIST，Seok Jin Yoon院長）全北先進復合材料研究所的Bon-Cheol Ku博士領導的研究小組與蔚山國家科學技術院（UNIST，Yong Hoon Lee院長）的Han Gi Chae教授領導的研究小組合作，開發了具有極高抗拉強度和高模量的碳納米管基碳纖維復合材料低成本制造技術。

一般來說，碳纖維被制造成基于聚合物聚丙烯腈（PAN）的高強度纖維或使用從熱解燃料油中提取的瀝青的高模量纖維。研究小組開發了一種技術，通過利用碳納米管和聚酰亞胺（PI），在保持高強度的同時大大改善了模量。該研究小組通過使用連續濕法紡絲工藝最初創建碳納米管和聚酰亞胺復合纖維，然后應用高溫熱處理，成功地制造了具有高模量（528 GPa）和高強度（6.2 GPa）的纖維。報告的模量是市售纖維的1.6倍（約320GPa）。

此外，微觀結構分析證實，通過減少纖維內的空隙，制造的材料的物理性能得到了改善，而且碳納米管/聚酰亞胺化合物改善了碳納米管的取向。研究小組能夠制造出這些極高強度和模量的纖維，同時用低成本的聚酰亞胺取代多達50%的碳納米管以降低總體成本。

KIST的研究人員說："這項研究很有意義，因為通過使用低成本的聚合物，可以大大降低碳納米管基碳纖維的制造成本"。他補充說："這些新型碳纖維過去由于成本高而難以商業化，預計將用于航空航天、軍事和未來的移動行業。"這項研究是通過KIST的K-Lab和開放研究計劃以及貿易、工業和能源部的材料部件技術開發項目進行的。

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