Углеродистое волокно укрепили хлопьями

Новый материал с применением хлопьев оксида графена создан учеными из университета Райса.

Большие хлопья оксида графена являются важным компонентом нового рецепта прочного углеродистого волокна.

Волокно, созданное учеными из Райса, обладает уникальной прочностью благодаря своим узлам. Большинство волокон в узлах находится под напряжением, однако новое волокно продемонстрировало то, что ученые назвали «100%-ой эффективностью узла», где волокно с одинаковой вероятностью разрушится вдоль всей длины, равно как и в области узла.

Новая работа опубликована в издании Advanced Materials.

Материал, по словам исследователей, может использоваться для увеличения прочности множества продуктов, в которых используется углеродистое волокно, таких как композиты для прочных, легких самолетов или ткань для пуленепробиваемых одежд.

«Это кажется весьма странным», отметил химик Джеймс Тур. „Узел столь же прочен, что и любая другая часть волокна. Подобное не встречается в обычном углеродистом или полимерном волокне“.

Это стало возможным благодаря уникальным свойствам хлопьев оксида графена, созданных в ходе безвредного для среды запатентованного университетом Райса процесса. Хлопья, полученные химическим путем из графита, кажутся маленькими. Средний их диаметр — 22 микрона или четверть ширины человеческого волоса. И все же они достаточно массивны по сравнению со смолой на основе нефти, используемой в текущем углеродистом волокне.

«Частицы смолы в диаметре составляют 2 нанометра, что делает наши хлопья примерно в десять тысяч раз более крупными», отметил аспирант Чанг Шенг Цзян, ведущий автор статьи.

Тур сообщил, что промышленные углеродистые волокна — источник сталеподобной прочности ультралегких материалов для разного применения, от бейсбольных бит до велосипедов и бомбардировщиков, не улучшались десятилетиями, поскольку химические возможности здесь на пределе. Однако новые волокна, и без того прочные при комнатной температуре, становятся еще более прочными после обжига.

Также ученые из университета Райса создали второй тип волокна, используя меньшие хлопья оксида графена диаметром 9 микронов, прочность которых оказалась примерно равна прочности коммерчески доступных волокон, даже при комнатной температуре.

09.07.2013