來源：高分子科學前沿 2024-07-09 09:32:09
在航空航天或沙漠等極端環境中，長期直面極端高溫與低溫的材料，必須具備卓越的輕質特性、出色的熱穩定性以及無可挑剔的機械可靠性，以確保人員與裝備的安全。高強度通常象征著材料在抵抗塑性變形方面的非凡能力，而高韌性則體現了其卓越的抗斷裂與耐損特質。然而，同時具備這兩種屬性的材料在自然界中較為罕見，因為高強度和高韌性往往難以同時達到。
盡管當前的高性能聚合物纖維展現出了輕質、高強度與高韌性的完美結合，但其在極端溫度條件下的表現仍受到挑戰。一旦溫度超過100 °C，這類纖維可能會因玻璃化轉變或熱降解而導致結構崩潰和強度降低；而在低于-100 °C的嚴寒中，則可能出現分子凍結的現象。這些溫度限制無疑影響了聚合物纖維在極端環境下的強度與韌性穩定性，而這兩點恰恰是其在此類應用中不可或缺的關鍵性能。因此，研發能夠克服這些局限性的新材料，將是未來科技發展的重要方向。
近日，天津大學封偉教授領導的有機碳復合材料研究團隊（FOCC）聯合江西師范大學侯豪情教授、德國拜羅伊特大學Andreas Greiner教授團隊，制備出了一種新型聚酰亞胺納米纖維紗線（圖1），該紗線在極端高溫和低溫環境中展現出了卓越的高拉伸強度和超高韌性，更為關鍵的是，它在-196 °C至200 °C的寬泛溫度范圍內保持了熱機械穩定性，這極大地拓寬了其應用場景。該工作以 “Polymeric Fibers with High Strength and High Toughness at Extreme Temperatures” 為題近日發表在《Advanced Materials》上。論文的第一作者是江西師范大學博士研究生程楚云，論文的通訊作者是天津大學封偉教授、廖孝劍教授、江西師范大學侯豪情教授以及德國拜羅伊特大學Andreas Greiner教授。
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