據外國媒體報道,劍橋大學研究人員研制出一種新型碳纖維,可織成用于軍事和執法方面配備的超級防彈背心。研究人員稱,他們的這種新材料比目前用來制造防彈背心的纖維更強,更結實。這種很輕的纖維由數以千計的小碳納米管組成,現在已經開始顯示出令人興奮的功能。
碳納米管為空石墨圓柱體,只有一個原子厚度。新材料由劍橋大學材料科學和冶金系研制的。溫德勒教授說:“這些納米管纖維有多種性能,可織成布匹,或者合成化合材料制成超強產品!睂Ψ缽棻承亩,織物中纖維的強度是一項臨界參數。應變造成的損壞,也就是說這種材料在損壞之前能擴展到什么程度是另一項臨界參數。劍橋大學制成的這種纖維非常結實,重量輕,擅長在高速運行中吸收能量。
溫德勒教授說:“我們的纖維擁有目前高性能纖維的所有特性,如Kevla纖維,而且各方面性能都勝于Kevla纖維!眲虼髮W的這項研究已經吸引了英國國防部和美國軍隊的興趣。而且,這種新材料還可應用于高科技“智能”衣物、防彈裝備、伸縮性太陽能板,甚至可代替銅線輸送電能和信號。
制作這種纖維的方法簡單但很巧妙。將碳氫化合物給料(例如乙醇)連同少量鐵催化劑倒入熔爐,給料會在熔爐里分解成氫和碳,然后,通過化學方法提純碳,做為長而薄的單壁納米管附著在鐵催化劑微粒上。沿著軸線脫離后,就成了比目前最堅固的纖維還要堅固5到10倍的纖維。溫德勒教授解釋說:“碳顆粒呈煙霧狀,因為納米管的介入,我們制成的‘煙霧’還富有彈性。”乍一看,這一“彈性煙霧”有點像一只被撐開的黑襪子。用一根桿從下面插入熔爐里,抓住“襪子”一端,向下拉,“襪子”就被拉成一條可纏在軸卷上的線。
目前,研究人員正在考慮能否改良這種實驗室的方法用于工業程序。2003年7月,劍橋大學劍橋企業有限公司進行了最初的專利申請。現在,劍橋大學的Q-Flo有限公司獲得許可將開發這種技術。納米管由石墨制成,石墨是碳的兩種天然形式之一,另一種是金剛石,石墨中的碳原子呈六邊形結合,為片層結構,象一張張紙堆積起來。為了制成納米管,科學家們分離出石墨層,使其合攏形成圓柱體。
