Können starke Kohlenstofffasern aus Graphenoxidplatten "gesponnen" werden?

Forscher der University of Rice in den USA verwendeten große Stücke Graphenoxidflocken als Grundrohstoff, um starke Kohlenstofffasern zu "spinnen", die unter Spannung genauso schwer auseinander zu ziehen sind wie der Rest der Faser. Leichtflugzeuge, kugelsicheres Gewebe usw. können aus dieser Kohlefaser hergestellt werden, um die Festigkeit zu erhöhen. Die Ergebnisse der Studie wurden am 8. in der Online-Ausgabe des Advanced Materials Magazins veröffentlicht.

Die meisten Fasern brechen wahrscheinlich dort, wo sie beim Ziehen gebunden sind, aber die neue Kohlefaser ist einzigartig, da der Knoten nach den Worten der Forscher auch sehr stark ist und "100% Knoteneffizienz" zeigt. "Es ist sehr seltsam, das zu sehen", sagte Zhanmusi · tuer, Chemiker an der Universität Les. "Der Knoten ist genauso stark wie der Rest der Faser. Diese Situation wurde noch nie bei Kohlefasern oder Polymerfasern beobachtet."

Dies ist auf ein Patent zurückzuführen, das vor einigen Jahren von der Rice University angemeldet wurde: die Verwendung umweltfreundlicher Verfahren zur Herstellung von Graphenoxidtabletten mit einzigartigen Eigenschaften. Ihr durchschnittlicher Durchmesser beträgt 22 Mikrometer, ein Viertel der Breite des menschlichen Haares, aber sie sind riesig im Vergleich zu den Asphaltpartikeln auf Erdölbasis, die derzeit zur Herstellung von Kohlenstofffasern verwendet werden. "Die Asphaltpartikel sind nur 2 Nanometer groß und unsere Graphenoxidtabletten sind etwa 10.000-mal größer." Der Hauptautor des Forschungspapiers, Xiang Changsheng, ein Doktorand an der Rice University, sagte.

Wie Asphaltpartikel werden diese Graphenschichten durch die schwache Van-der-Waals-Kraft zusammengetragen. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass nur die atomdicken Graphen-Tabletten eine große Oberfläche haben. Nachdem sie in Fasern gezogen wurden, werden sie wie die Schuppen am Fischkörper aneinander befestigt. Die Gegenstandslänge gewinnt, dass die Stärke des Knotens vom Biegekoeffizienten der Faser abhängt. "Da der Biegekoeffizient des Graphenoxids sehr niedrig ist, scheint es, dass der Knoten überhaupt nicht existiert."

Laut Tours wird industrielle Kohlefaser, ein stahlähnliches ultraleichtes Material, in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Baseballschlägern über Fahrräder bis hin zu Bombern. Aufgrund ihrer Anwendung hat sich die Leistung im Laufe der Jahrzehnte jedoch nicht wesentlich verbessert. Die chemischen Bedingungen nähern sich der Grenze. Die neue Kohlefaser wird bei Raumtemperatur "gewebt" und weist eine hervorragende Zugfestigkeit und einen hervorragenden Biegekoeffizienten auf, die nach dem Tempern bei hoher Temperatur stärker werden können.

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