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[據美國復合材料世界網站2015年7月30日報道]佐治亞理工學院的一個研究小組開發出一種新技術,將碳纖維的強度和模量提高到一個新的里程碑。該研究小組開發出一種創新的聚丙烯腈(PAN)基碳纖維紡絲技術。PAN是制造碳纖維的有機聚合物樹脂。該項目是為期四年,投入980萬美元的國防高級研究計劃局(DARPA)改善碳纖維材料強度項目的一部分。
該研究小組宣稱,其通過使用凝膠紡絲技術將PAN制成碳纖維,與傳統溶液紡絲方法相比,凝膠紡絲出的碳纖維表現出前所未有的強度和模量。該研究團隊用凝膠紡絲技術生產的碳纖維的拉伸強度為5.5 -5.8 GPa,拉伸模量為354-375 GPa。(譯者注:目前,廣泛使用的是東麗公司的T800S碳纖維,拉伸強度為5.9GPa,拉伸模量294Gpa,2014年,日本東麗公司開發的先進的T1100G的抗拉強度為6.6 GPa,拉伸模量為324 GPa。對比可以看出,凝膠紡絲出的碳纖維在拉伸模量上得到了大幅提升。)
該材料在佐治亞理工學院專門建立的碳化生產線上生產。該生產線是為DARPA項目組建的。這是目前報道的較高的碳纖維強度和模量組合。按照理論計算,在很短的計量長度,纖維的極限抗拉強度可以達到12.1GP。
目前廣泛采用的PAN基碳纖維溶液紡絲技術已經經過了多年的材料和工藝優化,但對于凝膠紡絲的PAN碳纖維的材料和工藝優化卻非常有限。未來,優化的材料和工藝,增強的纖維充實度,增加的溶液均勻性,將進一步加強凝膠紡絲方法制備的碳纖維的強度和模量。
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