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中科院新疆理化所制備導(dǎo)電玄武巖纖維材料

2017-09-19 15:48:45 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 分享至：

玄武巖纖維是由玄武巖為原料，通過熔融拉絲工藝制成的纖維材料。玄武巖纖維具有良好的抗腐蝕性、阻燃性，生產(chǎn)過程環(huán)境友好，被廣泛地應(yīng)用在過濾材料、建筑材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等領(lǐng)域。但玄武巖礦石屬于絕緣材料，這一屬性限制了相應(yīng)的纖維材料在導(dǎo)電領(lǐng)域的應(yīng)用。

近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研究員馬鵬程帶領(lǐng)的復(fù)合材料團(tuán)隊(duì)與德國(guó)德累斯頓萊布尼茨高分子研究所教授Edith M?覿der合作，嘗試以玄武巖纖維為基底，利用其本身含有的金屬元素并采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同碳納米材料在玄武巖纖維表面的沉積和生長(zhǎng)。研究結(jié)果表明，通過控制實(shí)驗(yàn)條件，可高效、可控地在玄武巖表面生長(zhǎng)出高溫裂解碳納米顆粒涂層或碳納米管，并實(shí)現(xiàn)纖維由絕緣體向?qū)w的轉(zhuǎn)變。

研究發(fā)現(xiàn)，制備的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的正壓阻效應(yīng)，含纖維束的導(dǎo)電復(fù)合材料基本都是接近整個(gè)材料完全斷裂時(shí)才變?yōu)椴粚?dǎo)電；在拉伸過程中，電阻變化會(huì)出現(xiàn)“臺(tái)階式”上升的行為，這表明內(nèi)部纖維斷裂是單根先后斷裂的方式。

該研究工作顛覆了傳統(tǒng)玄武巖纖維是絕緣材料的概念，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電玄武巖纖維的制備。研究成果有望在增加玄武巖纖維的功能價(jià)值、拓展其應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，提供一種新的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)層級(jí)結(jié)構(gòu)纖維材料的制備，并可作為一種潛在的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面強(qiáng)度調(diào)節(jié)方法。相關(guān)科研成果在第21屆國(guó)際復(fù)合材料大會(huì)（ICCM-21）上報(bào)告。

該項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家“千人計(jì)劃”、中德科研合作計(jì)劃等支持。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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