據(jù)外媒報(bào)道，美國萊斯大學(xué)（Rice University）生產(chǎn)了一種碳納米管纖維，比現(xiàn)有的芳香聚酰胺類合成纖維Kevlar的強(qiáng)度更高，而且還提升了導(dǎo)電率。萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子實(shí)驗(yàn)室工程師Matteo Pasquali表示，已經(jīng)研發(fā)出迄今為止強(qiáng)度最大、導(dǎo)電性最強(qiáng)的纖維，而且通過采用濕法紡絲工藝由長碳納米管制成。

（圖片來源：萊斯大學(xué)）

在該項(xiàng)新研究中，研究人員指出，濕法紡絲制成的碳納米管纖維可以給醫(yī)療和材料應(yīng)用等帶來突破。在碳納米管纖維，有一種趨勢持續(xù)了近二十年，即每三年此類纖維的強(qiáng)度和導(dǎo)電率都會(huì)翻一番。

雖然該趨勢無法模仿摩爾定律（當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍），但研究人員一直在研發(fā)制造碳納米管纖維的創(chuàng)新方法。在實(shí)驗(yàn)室中制造的線狀纖維，在橫截面上有數(shù)千萬個(gè)納米管，正被研究是否可用作修復(fù)受損心臟的支架、與大腦連接的電子接口、耳蝸植入物、柔性天線以及用于汽車和航空航天應(yīng)用。

此外，該項(xiàng)研究也是“Carbon Hub”項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目于2019年由萊斯大學(xué)發(fā)起，獲得殼牌（Shell）、普睿司曼（Prysmian）和三菱公司的支持，目標(biāo)是創(chuàng)建零排放的未來。

研究人員表示：“因具有優(yōu)越性能，碳納米管纖維一直非常受歡迎。萊斯大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)20年來都致力于研究此種纖維，現(xiàn)在，我們需要努力提高生產(chǎn)效率，讓此種材料可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，并同時(shí)生產(chǎn)出清潔的氫。”

萊斯大學(xué)研發(fā)的柔性纖維的抗拉強(qiáng)度為4.2 GPa，而Kevlar纖維的抗拉強(qiáng)度僅為3.6 GPa。此種纖維需要利用具有高結(jié)晶度的長納米管制成，即需要幾乎沒有缺陷、排列規(guī)律的碳原子環(huán)制成。研究人員表示，在生產(chǎn)過程中加入酸性溶液，還可以減少干擾纖維強(qiáng)度的雜質(zhì)，并可通過剩余摻雜來改善納米管的金屬性能。

“該納米管的長度與寬高比是決定纖維性能的決定性特征，表面積達(dá)12微米的納米管可實(shí)現(xiàn)更好的范德瓦爾斯力（分子間作用力）。此外，通過控制催化劑中的金屬雜質(zhì)（無定形碳雜質(zhì)）的數(shù)量，也可以優(yōu)化溶液處理，從而提升纖維性能。”

研究人員表示，該款纖維的導(dǎo)電率已經(jīng)提高至1090萬西門子/米，這也是碳納米管纖維首次突破1000萬西門子大關(guān)，讓其達(dá)到一個(gè)新的數(shù)量級(jí)。按照重量來看，該款纖維的導(dǎo)電率約為銅的8%，而且研究人員正在努力使其超越鉑絲。此外，除了瀝青石墨纖維，該款纖維的導(dǎo)熱性還比任何金屬和合成纖維都好。

該實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是使生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)纖維的效率提高，同時(shí)降低成本，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。在生產(chǎn)Kevlar纖維等過程中，采用溶液解決方案非常常見，因此工廠可以采用熟悉的工藝，無需大規(guī)模改造設(shè)備，就可以生產(chǎn)此類纖維。