研究人员观察到碳纳米管纤维中的粘滑现象

二氧化碳和甲烷等简单多原子分子的形状具有特定的对称性，这取决于原子的连接方式。模仿此类多原子分子形状的纳米至微米大小的粒子被称为胶体分子，它们可以形成软材料。然而，传统上合成具有这种特定对称性的胶体分子需要多步合成过程。

碳纳米管 (CNT) 以其卓越的机械强度而闻名，在航空航天工业中作为抗冲击材料和建筑材料的应用潜力巨大。为了实用，基于 CNT 的材料必须达到至少 10 GPa 的断裂强度，这相当于使用一根细如人发的纤维支撑 10 公斤重量所需的强度。然而，当将 CNT 纺成纤维时，分子间的滑移会大大降低其强度至约 1 GPa。

筑波大学的研究人员从实验和理论角度研究了这种滑动现象背后的机制。他们首次观察到碳纳米管分子之间发生的粘滑现象——静态和动态摩擦之间的重复转变。这项研究发表在《碳》杂志上。

结果表明，这种现象对分子间滑移有相当大的影响。他们的研究结果还表明，电子辐照通过促进分子间形成更强的键来增强这些碳纳米管的强度，从而产生更坚固的碳纳米管束。

这些发现表明，氮掺杂与电子辐射相结合是制造高强度 CNT 基材料的有效策略。这一突破有望为新型抗冲击材料和轻质高强度结构部件铺平道路，有助于生产更安全、更轻便的车辆和更高效的基础设施。