美学者利用螺旋结构碳纳米管提升复合材料强度与功能性
来源：中国复材展组委会  2025-04-25
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       日前，美国堪萨斯州威奇托州立大学（WSU）研究团队宣布开发出一种新型纳米复合材料，可显著提升航空航天、汽车、船舶、风电叶片、油气、生物医学等高需求行业中轻质结构的强度、耐久性、多功能性和综合性能。


       在威奇托州立大学工程学院机械工程系副教授、多功能纳米复合材料实验室主任‌Davood Askari‌博士的带领下，该团队通过‌化学功能化螺旋碳纳米管（HCNTs）‌开发出一套创新工艺，成功制备出力学性能与多功能性大幅跃升的纳米复合材料。


       该研究为复合材料设计中长期存在的"层间结合力薄弱"问题提供了可扩展的解决方案。可同步提升复合材料厚度方向性能，优化复合结构组件的粘接节点强度，并实现受损部件的修复与自愈合。目前，该技术正在申请专利。

       "传统复合材料常面临层间分层和结合不良的问题，"Askari博士指出，"我们的技术通过纳米尺度的组件互锁机制，从结构层面强化材料，这意味着更坚固的飞机部件、汽车组件和更具韧性的防护装备。"

       相比直线型碳纳米管，螺旋碳纳米管（HCNTs）的卷曲结构可在树脂基体与传统微米纤维增强材料间形成机械互锁。团队通过‌可控酸处理‌和‌专有工艺‌等化学功能化技术，即使在超低添加量（0.1-0.5 wt%）下，也能实现环氧树脂中纳米管的均匀分散，使材料拉伸强度、断裂韧性、模量、失效应变和硬度全面提升。

       该技术已与行业伙伴合作评估其在航空结构等高性能场景的应用潜力，并受到两项专利保护（涉及螺旋纳米管功能化与互锁纳米复合结构制备）。