韩国汉阳大学Tae Hee Han课题组--碳纳米管@还原氧化石墨烯纤维具有很高的抗扭强度

高抗扭强度纤维对于许多应用都具有实际意义，比如人造纤维，发电机和制动器等。这里，通过了解，测量和克服纳米碳涂料（纳米管/氧化石墨烯）的流变阈值，以最大化其抗扭强度。所形成的纤维显示出增强的结构，多个长度范围，修饰的层次结构，以及增强的机械性能。特别是，对其抗扭性能进行了评估，剪切强度为914 MPa，这归因于碳纳米管，独特的纳米结构，插入的石墨烯片。这种设计方法是一种实现分级维度杂化物的潜在方法，可能对于构建异构材料的有效网络有用。

Figure 1. 湿纺应用控制流变动力学和弹性非对称。a 通过偏光光学显微镜揭示GO和CNTS的chlieren纹理以及错位现象。b湿纺的示意图。c GO分散液以及GO和CNT的混合溶液的屈服强度。d稳态模式下的实验屈服强度以及计算得出的屈服强度。e由不同喷射和吸收速率引起的施加应力。

Figure 2. 高度定向且紧密集成的纤维结构。a rGO纤维（GF），b混合纤维（HF）， c rGO纤维（D-GF）和d混合纤维（D-HF）的WAXS和SAXS模式。e方位角图表示Herman定位因子。f XRD图显示层间距离的分布。g层间距离和比密度。h纤维的拉伸应力-应变曲线。

Figure 3. 纤维的抗扭性能。a GF，HF，D-GF和D-HF的扭曲形态。b纤维的扭转应力-应变曲线。c由于扭转变形直至断裂点的阻力变化。d重复扭曲（蓝色区域）和非扭曲（白色区域）的循环测试期间的阻力变化。e 扭转电流能量评估装置的示意图。f设备在开路电压和g短路电流下的情况。

Figure 4. 纤维的机械强度比较。a剪切破坏强度（σs-f）和密度（ρ）的Ashby图。b剪切强度和拉伸强度的Ashby图。

该研究工作由韩国汉阳大学Tae Hee Han课题组，于2020年发表在Nature Communications期刊上。原文：Carbon nanotube-reduced graphene oxide fiber with high torsional strength from rheological hierarchy control。