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單層碳奈米管-陶瓷複合材料

2011/02/08 | 未分類 |

Original publish date:Jan 12, 2003

編輯 HCC 報導

於陶瓷材料中添加單層碳奈米管,能讓其破裂韌性幾乎增加三倍。

研究人員一直希望利用奈米管的強度與彈性,製造破裂韌性(fracture toughness)更佳的複合陶瓷材料,最終並能取代傳統的陶瓷材料甚至金屬材料,使用於齒輪、軸承或其他工具的零組件。以往的研究曾嘗試將多層碳奈米管(multiwall carbon nanotubes)添加於氧化鋁中,而最佳的結果顯示此種方法僅能增加複合陶瓷材料24%的破裂韌性。

加州大學戴維斯分校Kuntz, Amiya K. Mukherjee 所進行的新研究,則將氧化鋁粉與單層碳奈米管,以熱、壓力與電流脈衝強力混合,此稱為火花電漿燒結(spark-plasma sintering)的製程溫度較傳統的燒結技術溫度為低。戴維斯分校的研究人員認為低溫可以避免高溫製程對碳奈米管的破壞,同時單層碳奈米管表現的較多層碳奈米管為佳。他們於元月份Nature Materials期刊發表的實驗結果顯示,混以5.7%的單層碳奈米管後,其破裂韌性較純氧化鋁陶瓷多兩倍,當單層碳奈米管佔了10%的體積時,陶瓷的破裂韌性幾乎增加了三倍。

壬色列理工學院(RPI)的Richard W. Siegel曾經進行過類似的氧化鋁-奈米管陶瓷研究,他認為於戴維斯分校的實驗方法中,混合單層碳奈米管與快速燒結技術為其成功之關鍵。Siegel也指出單層碳奈米管並不便宜,所以氧化鋁-單層碳奈米管陶瓷材料也許初期將應用於太空載具與醫療器材上。

參考來源:

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  • [Mar 15, 2009] MIT以碳奈米管加強複合材料強度與導電性
  • [Mar 08, 2007] 古老的奈米科技:大馬士革刀裡的碳奈米管
  • [Feb 15, 2006] 碳奈米管增加材料吸振能力
  • [Apr 16, 2005] 像液晶的碳奈米管
  • [Sep 21, 2003] 以碳奈米管加強陶瓷材料
  • [Apr 02, 2003] 奈米碳管流量計

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