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科技日報記者 王延斌
對門外漢來說，清華年夜學博士白云祥的課題有些“神奇”。專家們評價，該課題“相干任務提醒了超長碳納米管用于制備超強、超耐疲憊纖維的光亮遠景，為成長新型超強纖維指明了標的目的和方式，也為基于碳納米管的浩繁利用的壽命評價和design供給了主要的實際參考”。假如將專家的解讀翻譯一下，那就是“找到了制備超強超耐包養疲憊纖維的另一種方法”。
什么是超長碳納米管？什么是超強、超耐疲憊纖維？我們可以從國際學術期包養刊《迷信》上的一篇論文講起。
“神奇”的發明：被持續拉伸上億次而不產生斷裂
碳納米管是人包養類發明的強度和韌性最好的資料之一，單元東西的品包養質上的拉伸強度是鋼鐵的276倍。但是，若何丈量這種小尺寸資料的經久性，持久以包養來倒是個困難。
2020年8月，《迷信》上頒發的一篇論文顯示，清華年夜學化工系魏飛傳授團隊勝利用一種聲學共振方式對厘包養米級碳納米管的經久水平停止了丈量。成果顯示，單根碳納米管可以被持續拉伸上億次而不產生斷裂，并在往失落載荷后仍然堅持初始的超高抗拉強度。
白云祥博士是魏飛傳授團隊中的一員年夜將。“在導師魏飛傳授的率領下，我們搭建的聲波共振測試體系完成了對單根超長碳納米管耐疲憊性的測試，測得了碳納米管的超耐疲憊特徵，提醒了與傳統資料分歧的不存包養網在漸進毀傷累積的疲憊損壞機制，豐盛了資料疲憊包養學科實際。”白云祥說。
詳細來說，他們在碳納米管上潤飾二氧化鈦納米顆粒，再經由過程數字電子訊號把持的揚聲器來發射低頻聲波，激起共振。轉變這些顆粒的線密度，就可以把持共振頻率。
成果顯示，碳納米管展示出驚人的超耐疲憊特徵。在年夜應變輪迴拉伸測試前提下，單根碳納米管可以被持續拉伸上億次而不產生斷裂，并在往失落載荷后仍然堅持初始的超高抗拉強度，耐疲憊性優于今朝一切工程纖維資料。
與碳納米管打交道是魏飛傳授團隊的特長。從試驗室到現包養網實利用經過歷程中，將碳納米管組裝成超強管制或許纖維很是主要，但面對挑釁。
一方面，碳納米管的實際斷裂強度跨越100GPa（今朝能完成產業化量產的典範碳纖維——T800型碳纖維的斷裂強度為5GPa擺佈），假如碳納米管管制或許纖維能施展出實際強度的八勝利力，好比到達80GPa，就足以超出現有的碳纖維10倍還多；但另一方面，只需將碳納米管做成管制或許纖維，其機械機能就會急劇降落，完整不克不及與單根碳管比擬。這些題目一向障礙著碳納米管在力學範疇的適用化過程。
“神奇”的包養經歷：從拉面中取得靈感制作出超強碳納米管管制
怎么樣才幹在看不見摸不著的情形下將一根根平行擺列的碳納米管并到一路構成管制？白云祥假想了良多種計劃，并終極采用了一種叫作“原位包養網氣流聚焦”的方法勝利“媽媽，我女兒真的很後悔沒有聽父母的勸告，堅持堅持一個不屬於她的未來；她真的很後悔自己的自以為是，自以為是，認完成了超長碳納米管管制的制備。但是，丈量了管制的力包養網學機能以后，卻發明力學機能隨管制根數包養的增添浮現降落的趨向，這和想象中的成果年夜紛歧樣。
要害時辰，導師魏飛供給了思緒。他以罕見的跨海年夜橋懸索主纜為例。在平行鋼絲拉索投進應用之前，需求經由過程調理包管每根鋼絲受力雷同，不然就會呈現有的鋼包養絲受力比其他鋼絲年夜的情形；而一旦受力較年夜的鋼絲斷裂，它底本承當的力就會轉嫁到其他鋼絲身上，從而好轉平行鋼絲拉索全體的包養網力學機能。這在構造力學中被稱為“丹尼爾斯效應”。
魏飛教員以為這種丹尼爾斯效應能夠異樣存在于碳納米管管制中。于是，白云祥決議采包養網用相似的措施來處置碳納米管制，即用相似拉面的手腕對其停止“同步張弛”調劑處置。
在長時光的探索之后，白云祥采用“同步張弛法”制備出了拉伸強度超出80G這兩天包養，老公每天早早出門，準備去祁州。她只能在婆婆的帶領下，熟悉家裡的一切，包括屋內屋外的環境，平日的水包養網源和食Pa的碳納米管管制，接近單根碳納米管，證實了納米資料“尺寸效應”可被有用防止。
與白云祥“神奇”的課題相似，他的經歷也可謂“神奇”。
2015年包養，白云祥從高分子資料與工程專門研究跨專門研究到化學工程與技巧專門研究攻讀博士。參加新周遭的狀況本就非常生疏，何況完整沒接觸過包養網納米以及力學範疇，他只能硬著頭皮從啃英文文獻做起。從對課題一頭霧水，一個步驟步生長，直至包養網成為“專家”，頒發論文，他支出了良多。
“是什么在鼓勵你？”“你眼中的科研世界是什么？”記者問，他答：佈滿了美感和樂趣的探險之旅。
現在，取得了2023年度京博科技獎—化學化工與資料京博優良博士獎銀獎，他對以后有哪些計劃？白云祥的答覆搜索枯腸包養：盼望能為我國超強碳納米管纖維資料範疇的成長作出進獻。
（受訪者供圖）
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