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    他們在針對這種新型復(fù)合材料的微觀力學(xué)過程的研究中還發(fā)現(xiàn)，在聚合物分子鏈段與碳納米管管束間相互耦合作用下，復(fù)合材料宏觀應(yīng)變傳遞到碳納米管軸向應(yīng)變的傳遞效率是常規(guī)方法制備的離散碳管增強復(fù)合材料的數(shù)倍，并且耦合方式會因所采用的聚合物分子結(jié)構(gòu)不同而不同。傳統(tǒng)復(fù)合材料領(lǐng)域內(nèi)所使用的混合定則不能夠描述這種分子尺度的耦合現(xiàn)象。基于這一發(fā)現(xiàn)，他們創(chuàng)新性地將應(yīng)變傳遞因子引入到通用的混合定則當中，提出了適用于碳納米管增強復(fù)合材料的改進后的混合定則，用以描述納米尺度增強體與聚合物基在分子尺度的耦合對復(fù)合材料宏觀力學(xué)性能的影響。該研究成果(Nano. Lett. 2009, 9, 2855-2861)不僅解決了制備及改善碳納米管增強復(fù)合材料的一個難題，對其它納米復(fù)合材料的研究也有著一定的借鑒作用。

    該工作在完成后得到了本領(lǐng)域內(nèi)的廣泛關(guān)注與好評。審稿人認為，“該研究所討論的問題在突破碳納米管增強纖維5%含量壁壘方面具有高度重要性”。在2009年12月由科技部基礎(chǔ)研究管理中心組織專家進行的“2009年度中國基礎(chǔ)研究十大新聞”的初評工作中，經(jīng)過專家組對近200項推薦新聞的評選，關(guān)于連續(xù)碳納米管網(wǎng)絡(luò)增強復(fù)合材料力學(xué)性能的研究成果進入了本年度評選的30項候選新聞。

    相關(guān)工作得到中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委和科技部項目的資助。

圖1.宏觀碳納米管薄膜及纖維的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性質(zhì)。a）宏觀碳納米管薄膜及纖維的微觀結(jié)構(gòu)。b）宏觀碳納米管薄膜及纖維的拉伸曲線。c）宏觀碳納米管薄膜及纖維在應(yīng)力下的拉曼光譜。

圖2.新型碳納米管增強復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及碳納米管網(wǎng)絡(luò)與高分子之間的耦合。

圖3.a）碳納米管復(fù)合纖維的拉伸曲線。b）高聚物基體、碳納米管宏觀結(jié)構(gòu)及復(fù)合纖維的力學(xué)性質(zhì)匯總。