《高強度新型碳納米管纖維研製成功》練習題

高強度新型碳納米管纖維研製成功

英國劍橋大學材料科學教授阿蘭·魏德爾與美國陸軍士兵研究開發中心的研究人員共同研製出一種新型碳納米管纖維。該碳納米管纖維上最脆弱的地方也需要1吉帕斯卡的應力才能折斷，強度足以與鋼鐵相媲美。

碳納米管是一種棉線狀的碳分子，帶有僅一個原子厚度的壁。雖然它們具有非常強的導電性能，但可靠性難以保證。為了製作這種超強纖維，魏德爾在熱爐中將碳汽化，然後吹出一股碳納米管流。當這些碳納米管在空中被捕獲並圍繞一個軸旋轉時，就會形成一根由數十億個分子組成的纖維，而這些分子沿着碳納米管緊密排列在一起。

研究人員認為，強度的改善主要取決於纏繞速度，以便將碳納米管更好地排列成線以及更緊密地包裹起來。研究人員通過調節爐温和調整纏繞速度優化製作工藝，製作出的纖維強度較其他小組製作的要高出0.3倍。為了使製作的.纖維密度更大，他們還在製作工藝中增加了一個步驟，讓纖維通過丙酮氣體。丙酮氣體可在纖維上凝結成一層液體，由於表面張力效應將納米管拉在一起，從而增強纖維強度。

新碳納米纖維一般要在施以大約6吉帕斯卡的應力時才發生斷裂，強度要高於製造防彈背心的常用材料芳綸，而且可與兩種最高強度的商業材料基綸和迪尼瑪相抗衡。目前，研究人員已製作出一根單獨的超強碳納米管纖維，可承受9吉帕斯卡的應力，表現出具有無與倫比的超強性能，而用別的方法制作的碳納米管纖維最多可承受3吉帕斯卡的應力。

魏德爾目前能製作出的最好纖維長度僅為1毫米，這主要是因為纖維越長，包含的細微碳顆粒和其他缺陷就越有可能削弱它的強度。即便調節制作工藝，如調整纏繞速度和利用丙酮方法，都不能改變這些碳素顆粒，因此必須回到化學合成的方法來解決這類問題。研究人員稱，這種纖維最具前景的應用也許是製作防彈衣和開採油氣鑽頭。

（《科技日報》2007年11月23日）

6．下列對新型碳納米管纖維的解説，錯誤的一項是

A．新型碳納米管纖維是一種棉線狀碳分子，它只有一個原子的厚度。

B．新型碳納米管纖維是由數十億個沿着碳納米管緊密排列在一起的分子組成的纖維。

C．新型碳納米管纖維是一種導電性能強、承受應力強的新型纖維。

D．新型碳納米管纖維是通過調節爐温、調整纏繞速度等增強了強度的一種新型纖維。

7．下列説法不屬於新型碳納米管纖維製作工藝的一項是

A．調節爐温，使碳在熱爐中汽化，吹出碳納米管流。

B．調整纏繞速度，將碳納米管排列成線並緊密地包裹起來。

C．纖維通過丙酮氣體時，丙酮在纖維上凝結成液體，通過表面張力將納米管拉在一起。

D．用化學合成的方法改變細微碳素顆粒，增強纖維強度。

8．下列説法不符合文章內容的一項是

A．超強碳納米管纖維，可承受的應力是普通碳納米管纖維承受應力的3倍之多。

B．目前能製作出的最好纖維長度僅有1毫米長主要是受到製作工藝的制約。

C．新碳納米纖維能承受大約6吉帕斯卡的應力，強度遠遠高於製造防彈背心的基綸。

D．從發展的前景看，新型碳納米管纖維可能是製作防彈衣和開採油氣鑽頭的最好原料。

參考答案：

6．A（它只有一個原子的厚度説法錯誤）

7．D（用化學合成的方法不屬於製作工藝）

8．C（基綸是一種高強度的商業材料）