由斯科爾科沃科技學(xué)院（Skoltech）納米材料實驗室聯(lián)合烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)、俄羅斯科學(xué)院烏拉爾分院工程科學(xué)研究所組成的研究團隊，近日在《Polymer Composites》期刊上發(fā)表研究成果，發(fā)現(xiàn)即便在極低添加量（質(zhì)量分數(shù)僅0.005%）下，單壁碳納米管（SWCNTs）也能有效增強碳纖維復(fù)合材料的多重性能。更重要的是，這種性能提升幾乎不依賴于SWCNTs本身的結(jié)構(gòu)完整性。

這項研究首次從實驗角度系統(tǒng)分析了SWCNTs缺陷率對復(fù)合材料功能表現(xiàn)的影響，并證實在接近滲流閾值的微量添加下，材料依然可獲得優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱導(dǎo)及自感知特性，為低成本、多功能復(fù)合材料的制造帶來新思路。

多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)在滲流閾值附近表現(xiàn)出與缺陷無關(guān)的單壁碳納米管性能

研究進程

通常在納米復(fù)合材料制造中，需嚴(yán)格控制納米材料的參數(shù)以確保性能一致性。Skoltech納米材料實驗室研究員 Hassaan Ahmad Butt 指出，本研究旨在探索在極低用量下（約0.005%質(zhì)量分數(shù)）引入SWCNTs時，對復(fù)合材料性能的提升邊界。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使在如此微量添加的情況下，SWCNTs依然能顯著增強材料的力學(xué)性能、電導(dǎo)性、熱導(dǎo)性及自感知能力。這一效應(yīng)幾乎不受SWCNTs自身缺陷的影響，性能表現(xiàn)甚至接近其他研究中使用高出1至2個數(shù)量級添加量的水平。項目共同導(dǎo)師、Skoltech助理教授 Dmitry Krasnikov 表示，這一結(jié)果“出乎意料，也再次證明了SWCNTs相較于多壁碳納米管（MWCNTs）的顯著優(yōu)勢。”

Skoltech實驗室負責(zé)人 Albert Nasibulin 教授補充道，該研究結(jié)合了來自航空航天領(lǐng)域的工業(yè)合作伙伴資源，在實際材料與應(yīng)用場景中驗證了SWCNTs的工業(yè)可行性。這種單一材料可同時滿足多重功能的能力，有望幫助復(fù)合材料系統(tǒng)變得更加簡化、經(jīng)濟，并適應(yīng)先進制造的多樣化需求。

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