中科院新疆理化所制备导电玄武岩纤维材料
2017-09-19 15:48:45
作者：本网整理 来源：中国科学报
玄武岩纤维是由玄武岩为原料，通过熔融拉丝工艺制成的纤维材料。玄武岩纤维具有良好的抗腐蚀性、阻燃性，生产过程环境友好，被广泛地应用在过滤材料、建筑材料、纤维增强复合材料等领域。但玄武岩矿石属于绝缘材料，这一属性限制了相应的纤维材料在导电领域的应用。
近期，中国科学院新疆理化技术研究所研究员马鹏程带领的复合材料团队与德国德累斯顿莱布尼茨高分子研究所教授Edith M?覿der合作，尝试以玄武岩纤维为基底，利用其本身含有的金属元素并采用化学气相沉积技术，实现了不同碳纳米材料在玄武岩纤维表面的沉积和生长。研究结果表明，通过控制实验条件，可高效、可控地在玄武岩表面生长出高温裂解碳纳米颗粒涂层或碳纳米管，并实现纤维由绝缘体向导体的转变。
研究发现，制备的纤维增强复合材料表现出明显的正压阻效应，含纤维束的导电复合材料基本都是接近整个材料完全断裂时才变为不导电；在拉伸过程中，电阻变化会出现“台阶式”上升的行为，这表明内部纤维断裂是单根先后断裂的方式。
该研究工作颠覆了传统玄武岩纤维是绝缘材料的概念，实现了导电玄武岩纤维的制备。研究成果有望在增加玄武岩纤维的功能价值、拓展其应用领域的同时，提供一种新的技术来实现层级结构纤维材料的制备，并可作为一种潜在的纤维增强复合材料界面强度调节方法。相关科研成果在第21届国际复合材料大会（ICCM-21）上报告。
该项目得到国家自然科学基金、国家“千人计划”、中德科研合作计划等支持。
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