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“點(diǎn)石成金”變成現(xiàn)實(shí)？被納米包裹的玄武巖也能導(dǎo)電
“點(diǎn)石成金”的故事，如今在中科院新疆理化所的實(shí)驗(yàn)室里變成現(xiàn)實(shí)。該所研究人員以絕緣材料玄武巖纖維為基底，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同碳納米材料在玄武巖纖維表面的沉積和生長，使其具備導(dǎo)體特性。
這一實(shí)驗(yàn)由中科院新疆理化所和德國德累斯頓萊布尼茨高分子研究所共同合作進(jìn)行。近日，該研究結(jié)果發(fā)表在材料領(lǐng)域權(quán)威雜志《復(fù)合材料A：應(yīng)用科學(xué)與制造》上。
玄武巖纖維是一種以玄武巖為原料，通過熔融拉絲工藝制成的纖維材料。因在強(qiáng)度、耐溫范圍、生產(chǎn)成本、抗腐蝕性和生產(chǎn)過程環(huán)保等方面表現(xiàn)突出，被廣泛地應(yīng)用在過濾材料、建筑材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等領(lǐng)域。玄武巖礦石屬于絕緣材料，這一屬性限制了相應(yīng)的纖維材料在導(dǎo)電領(lǐng)域的應(yīng)用。
在國家自然科學(xué)基金、國家“千人計劃”和中德科研合作計劃(PPP)等項(xiàng)目的支持下，中德研究團(tuán)隊嘗試以玄武巖纖維為基底，利用其本身含有的金屬元素并采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同碳納米材料在玄武巖纖維表面的沉積和生長。在最近的實(shí)驗(yàn)里，他們通過控制實(shí)驗(yàn)條件，高效、可控地在玄武巖表面“生長”出高溫裂解碳納米顆粒涂層或碳納米管，實(shí)現(xiàn)了纖維由絕緣體向?qū)w的轉(zhuǎn)變。
中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研究員馬鵬程介紹，這一研究成果顛覆了傳統(tǒng)玄武巖纖維是絕緣材料的概念，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電玄武巖纖維的制備;有望增加玄武巖纖維的功能價值，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，增加產(chǎn)品附加值。此外，通過對導(dǎo)電玄武巖纖維材料制備方法的一系列研究，已經(jīng)形成了一種實(shí)現(xiàn)層級結(jié)構(gòu)纖維材料制備的新技術(shù)，可以對復(fù)合材料界面強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，增強(qiáng)纖維強(qiáng)度。
