研究人员观察到碳纳米管纤维中的粘滑现象

二氧化碳和甲烷等简单多原子分子的形状以特定的对称性为特征，这取决于原子的连接方式。模仿这种多原子分子形状的纳米到微米大小的粒子被称为胶体分子，可以形成软材料。然而，传统上合成具有这种特定对称性的胶体分子需要多步骤的合成过程

碳纳米管（CNT）以其卓越的机械强度而闻名，在航空航天工业中作为抗冲击材料和建筑用品具有良好的应用潜力。为了实现实际可行性，基于CNT的材料必须达到至少10GPa的断裂强度，这相当于使用像人类头发一样细的纤维支撑10kg重量所需的强度。然而，当碳纳米管被纺成纤维时，分子间滑移会大大降低其强度至约1GPa

筑波大学的研究人员从实验和理论的角度研究了这种滑动现象背后的机制。他们首次观察到CNT分子之间发生的粘滑现象——静态和动态摩擦之间的重复过渡。这项研究发表在《碳》杂志上

结果表明，这种现象对分子间滑移有显著影响。他们的发现还表明，电子辐照通过促进分子之间形成更强的键来增强这些CNT的强度，从而形成更坚固的CNT束

这些发现表明，氮掺杂与电子辐照相结合是制备高强度CNT基材料的有效策略。这一突破预计将为新的抗冲击材料和轻质高强度结构部件铺平道路，有助于未来生产更安全、更轻的车辆和更高效的基础设施 More information: Samuel Jeong et al, Elucidating slipping behaviors between carbon nanotubes: Using nitrogen doping and electron irradiation to suppress slippage, Carbon (2024). DOI: 10.1016/j.carbon.2024.119693

Journal information: Carbon