更新时间:2024-03-08
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只有头发丝十分之一粗细的“飞刃"究竟是什么材料?在现实生活中真实存在吗?是否真能做到像切豆腐一样削铁如泥呢?
碳纳米管是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,层与层之间保持约0.34 nm的固定距离,直径一般为2~20 nm。是一种一维量子材料,具有优异的力学、电学和化学性能。碳纳米管中碳原子形成的化学键同时具有sp2和sp3杂化,主要是sp2杂化,具有高模量和高强度。它的抗拉强度达到50~200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6。它的弹性模量可达1TPa,与金刚石的弹性模量相当,约为钢的5倍。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。碳纳米管的硬度与金刚石相当,却拥有良好的柔韧性,可以拉伸,是理想的高强度纤维材料,因此“纳米飞刃"在理论上是真实存在的。同时,碳纳米管也是制造“太空电梯"缆绳的最佳材料。
上图为使用KYKY-EM8100型场发射枪扫描电子显微镜拍摄的不同放大倍数的多壁碳纳米管,扫描电子显微镜可以很好地观察碳纳米管的管径、长径比、团聚程度以及断裂缺陷等。
金刚线的母线,一般为高碳钢丝,由拉丝厂家将盘条拉制为不同直径的黄丝,再将黄丝进一步拉为微米级的母线。金刚石微粉由人造金刚石颗粒破碎而成,颗粒度一般小于50μm,是金刚线起切割作用的关键材料,其质量及稳定性直接影响后续电镀工艺及成品金刚线质量。金刚石的分布密度、固结强度、切割能力、钢线的抗疲劳性等都直接影响金刚线的性能。
金刚线二次电子图像
金刚线背散射图像
金刚线截面
上图为使用KYKY-EM6900LV型钨灯丝扫描电子显微镜拍摄的金刚线的纵向及横向截面,可以很好地观察金刚线的母线线径、金刚石微粉的大小及分布密度、镀层的厚度、镀层与母线的固结程度等。
科技的进步与发展离不开所有科技工作者付出的辛劳汗水,虽然现阶段人类受困于科技水平暂时还无法实现所有设想,但相信总有一天,人类终会登上碳纳米管缆绳搭载的太空电梯,登陆星际宇宙,挟飞仙以遨游,抱明月而长终。在漫长艰辛的科研旅程中,中科科仪扫描电子显微镜与您风沙星辰,永远相伴!是您科研道路上的得力助手!
以上所有观测图均为KYKY-EM8100型场发射枪扫描电子显微镜和KYKY-EM6900LV型钨灯丝扫描电子显微镜拍摄。