芳綸纖維被稱為“超級(jí)纖維”或“黃金絲”,因?yàn)楸M管它的重量?jī)H相當(dāng)于鋼的20%,但它的強(qiáng)度是鋼的五倍多,即使在500℃下也不會(huì)燃燒。芳綸纖維是防彈衣、防火服、光纜加固、高性能輪胎和航空航天材料等各種應(yīng)用領(lǐng)域的重要材料。據(jù)悉,韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院(Korea Institute of Science and Technology,KIST)早在1979年就開始研究芳綸纖維,并在1984年獲得了獨(dú)立來源技術(shù)。
KIST全北先進(jìn)復(fù)合材料研究所功能復(fù)合材料研究中心將碳納米管應(yīng)用于芳綸纖維中,開發(fā)出了新型復(fù)合纖維。除了重量輕、強(qiáng)度高、防火外,該纖維還具有導(dǎo)電性,這在傳統(tǒng)芳綸纖維中尚屬首次。由于碳納米管的存在,新開發(fā)的纖維呈黑色。
“黑色纖維”的力學(xué)和電學(xué)性能
KIST研究小組受到蠶繭特性的啟發(fā),成功地將分散性極低的芳綸與碳納米管結(jié)合在一起。通過利用液晶相,蠶用高濃度蛋白質(zhì)生產(chǎn)高強(qiáng)度纖維。液晶具有液體般的流動(dòng)性和晶體般的秩序,最大限度地減少了芳綸和碳納米管的凝固,提高了排列性。利用這些特性,研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新型復(fù)合纖維,其比強(qiáng)度與現(xiàn)有的商用芳綸纖維相似,比導(dǎo)電性水平約為銅線的90%。
“黑色纖維”發(fā)展的關(guān)鍵要素示意圖及其應(yīng)用實(shí)例
盡管有這些電學(xué)特性,但這種下一代芳綸纖維不使用任何金屬,從而具有靈活性、無腐蝕性和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)(約為銅線重量的30%)。預(yù)計(jì)它將被用作智能軍事、醫(yī)療機(jī)器人、環(huán)保移動(dòng)和航空航天技術(shù)等各種應(yīng)用領(lǐng)域的下一代電線。預(yù)期該技術(shù)將對(duì)高性能纖維市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響。