Xenocs小角X射线散射仪检测少量添加碳纳米管制备高强高韧芳纶纤维

领域：高分子材料    样品：新材料/先进材料    项目：高强高韧芳纶纤维    参考：Luo, J., Wen, Y., Jia, X. et al. Fabricating strong and tough aramid fibers by small addition of carbon nanotubes. Nat Commun 14, 3019 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38701-4   

 合成高性能纤维，如芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维和聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维，由于其高的力学性能、低密度和优异的可加工性，已在很大程度上取代了传统的金属防护材料。而具有高强度、高韧性的高性能纤维，在冲击防护领域具有更加广阔的应用前景。然而，由于强度和韧性的内在矛盾，制造具有高强度和高韧性的纤维具有挑战性。针对该关键问题，作者通过对单壁碳纳米管的短切胺基化结构设计，实现了少量单壁碳纳米管的添加(0.05 wt%)，就能实现杂环芳纶纤维(HAF)强度和韧性的大幅度提高，其中强度达到6.44 GPa，韧性达到184 MJ m-3，相比杂环芳纶纤维分别提高了26%和66%。作者利用小角X射线散射(SAXS)、广角X射线散射(WAXS)、电镜、聚焦离子束-扫描电子显微镜三维重构等先进表征手段，证明了改性后的单壁碳纳米管能够影响其周围杂环芳纶高分子链的排列，显著提高复合纤维的取向度和结晶度，并降低其内部孔隙率，从而提高复合纤维的力学性能。其中，Xeuss 3.0 SAXS/WAXS的广角X射线散射仪发挥了巨大的作用。