高抗扭強度纖維對于許多應(yīng)用都具有實際意義，比如人造纖維，發(fā)電機和制動器等。這里，通過了解，測量和克服納米碳涂料（納米管/氧化石墨烯）的流變閾值，以最大化其抗扭強度。所形成的纖維顯示出增強的結(jié)構(gòu)，多個長度范圍，修飾的層次結(jié)構(gòu)，以及增強的機械性能。特別是，對其抗扭性能進行了評估，剪切強度為914 MPa，這歸因于碳納米管，獨特的納米結(jié)構(gòu)，插入的石墨烯片。這種設(shè)計方法是一種實現(xiàn)分級維度雜化物的潛在方法，可能對于構(gòu)建異構(gòu)材料的有效網(wǎng)絡(luò)有用。
Figure 1. 濕紡應(yīng)用控制流變動力學和彈性非對稱。a 通過偏光光學顯微鏡揭示GO和CNTS的chlieren紋理以及錯位現(xiàn)象。b濕紡的示意圖。c GO分散液以及GO和CNT的混合溶液的屈服強度。d穩(wěn)態(tài)模式下的實驗屈服強度以及計算得出的屈服強度。e由不同噴射和吸收速率引起的施加應(yīng)力。
Figure 2. 高度定向且緊密集成的纖維結(jié)構(gòu)。a rGO纖維（GF），b混合纖維（HF）， c rGO纖維（D-GF）和d混合纖維（D-HF）的WAXS和SAXS模式。e方位角圖表示Herman定位因子。f XRD圖顯示層間距離的分布。g層間距離和比密度。h纖維的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
Figure 3. 纖維的抗扭性能。a GF，HF，D-GF和D-HF的扭曲形態(tài)。b纖維的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。c由于扭轉(zhuǎn)變形直至斷裂點的阻力變化。d重復(fù)扭曲（藍色區(qū)域）和非扭曲（白色區(qū)域）的循環(huán)測試期間的阻力變化。e 扭轉(zhuǎn)電流能量評估裝置的示意圖。f設(shè)備在開路電壓和g短路電流下的情況。
Figure 4. 纖維的機械強度比較。a剪切破壞強度（σs-f）和密度（ρ）的Ashby圖。 b剪切強度和拉伸強度的Ashby圖。
該研究工作由韓國漢陽大學Tae Hee Han課題組，于2020年發(fā)表在Nature Communications期刊上。原文：Carbon nanotube-reduced graphene oxide fiber with high torsional strength from rheological hierarchy control。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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