使用碳纳米管开发具有成本效益且强度高的复合碳纤维

碳纳米管是一种新型材料，强度是钢的100倍，而重量仅为钢的四分之一，导电率与铜一样高。如果可以使用碳纳米管制造纤维，理论上，这些纤维可以超越现有碳纤维的性能，从而使基于碳纳米管的纤维成为航空航天、军事和交通行业感兴趣的新型材料。然而，在纤维中保持碳纳米管的优越性能非常具有挑战性，而且由于碳纳米管的成本极高，此类纤维的商业化也很困难。

由韩国科学技术研究院(KIST)全北先进复合材料研究所的Bon-CheolKu博士领导的研究团队与蔚山国家科学技术研究院(UNIST)的HanGiChae教授领导的研究团队合作)开发具有极高拉伸强度和高模量的碳纳米管基复合碳纤维的低成本制造技术。该研究发表在复合材料B部分：工程杂志上。

通常，碳纤维被制造为基于聚合物聚丙烯腈(PAN)的高强度纤维或使用从热解燃料油中提取的沥青制成的高模量纤维。研究团队开发了一项技术，通过利用碳纳米管和聚酰亚胺(PI)，在保持高强度的同时大大提高了模量。

该团队首先使用连续湿法纺丝工艺制造碳纳米管和聚酰亚胺复合纤维，然后进行高温热处理，成功制造出高模量(528GPa)和高强度(6.2GPa)的纤维。报告的模量是市售纤维的1.6倍(~320GPa)。

此外，微观结构分析证实，通过减少纤维内的空隙，制造材料的物理性能得到改善，并且碳纳米管/聚酰亚胺化合物改善了碳纳米管的取向。研究团队能够制造这些强度和模量极高的纤维，同时用低成本的聚酰亚胺取代高达50%的碳纳米管以降低总体成本。

KIST的Ku博士说：“这项研究很有意义，因为使用低成本聚合物可以大大降低碳纳米管基碳纤维的制造成本。”他补充说，“这些新型碳纤维过去因成本高而难以商业化，有望用于航空航天、军事和未来的移动行业。”