來(lái)源：高分子科學(xué)前沿 2024-07-09 09:32:09
在航空航天或沙漠等極端環(huán)境中，長(zhǎng)期直面極端高溫與低溫的材料，必須具備卓越的輕質(zhì)特性、出色的熱穩(wěn)定性以及無(wú)可挑剔的機(jī)械可靠性，以確保人員與裝備的安全。高強(qiáng)度通常象征著材料在抵抗塑性變形方面的非凡能力，而高韌性則體現(xiàn)了其卓越的抗斷裂與耐損特質(zhì)。然而，同時(shí)具備這兩種屬性的材料在自然界中較為罕見，因?yàn)楦邚?qiáng)度和高韌性往往難以同時(shí)達(dá)到。
盡管當(dāng)前的高性能聚合物纖維展現(xiàn)出了輕質(zhì)、高強(qiáng)度與高韌性的完美結(jié)合，但其在極端溫度條件下的表現(xiàn)仍受到挑戰(zhàn)。一旦溫度超過(guò)100 °C，這類纖維可能會(huì)因玻璃化轉(zhuǎn)變或熱降解而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩潰和強(qiáng)度降低；而在低于-100 °C的嚴(yán)寒中，則可能出現(xiàn)分子凍結(jié)的現(xiàn)象。這些溫度限制無(wú)疑影響了聚合物纖維在極端環(huán)境下的強(qiáng)度與韌性穩(wěn)定性，而這兩點(diǎn)恰恰是其在此類應(yīng)用中不可或缺的關(guān)鍵性能。因此，研發(fā)能夠克服這些局限性的新材料，將是未來(lái)科技發(fā)展的重要方向。
近日，天津大學(xué)封偉教授領(lǐng)導(dǎo)的有機(jī)碳復(fù)合材料研究團(tuán)隊(duì)（FOCC）聯(lián)合江西師范大學(xué)侯豪情教授、德國(guó)拜羅伊特大學(xué)Andreas Greiner教授團(tuán)隊(duì)，制備出了一種新型聚酰亞胺納米纖維紗線（圖1），該紗線在極端高溫和低溫環(huán)境中展現(xiàn)出了卓越的高拉伸強(qiáng)度和超高韌性，更為關(guān)鍵的是，它在-196 °C至200 °C的寬泛溫度范圍內(nèi)保持了熱機(jī)械穩(wěn)定性，這極大地拓寬了其應(yīng)用場(chǎng)景。該工作以 “Polymeric Fibers with High Strength and High Toughness at Extreme Temperatures” 為題近日發(fā)表在《Advanced Materials》上。論文的第一作者是江西師范大學(xué)博士研究生程楚云，論文的通訊作者是天津大學(xué)封偉教授、廖孝劍教授、江西師范大學(xué)侯豪情教授以及德國(guó)拜羅伊特大學(xué)Andreas Greiner教授。
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