Advanced Materials：碳纳米管定向7-GPa杂环芳纶纤维及其在人造肌肉中的应用
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具有优异机械性能的聚对苯并咪唑-对苯二甲酰胺（PBIA）纤维广泛应用于需要抗冲击材料的领域，如弹道防护和航空航天。而杂环在这些聚合物链中的引入增加了它们的柔韧性，并使其更容易在纺丝过程中优化纤维结构。然而，聚合物链的取向不充分是PBIA纤维的测量力学性能与理论力学性能之间存在较大差异的主要原因之一。北京大学张锦和Zhenfei Gao选择碳纳米管（CNTs）作为定向种子来介导制造高性能杂环芳纶纤维（p-CNT/PBIA）。
本文要点
（1）CNT的结构特征允许其在纺丝过程中定向，这可以诱导聚合物的有序排列，并改善纤维微观结构的定向，包括在结晶和非晶区域。同时，PBIA也可作为一种有效的分散剂，确保长CNT（~10μm）的完整一维拓扑结构。
（2）p-CNT/PBIA纤维（10μm-SWNT 0.025wt%）的拉伸强度和伸长率分别提高了22%和23%，最大拉伸强度为7.01±0.31GPa，增强效率为893.6。使用CNT/PBIA纤维制造的人造肌肉对2公斤的哑铃上表现出34.8%的收缩和25%的举起作用，为高性能有机纤维作为高负载智能致动器提供了一种有前景的范例。
Dan Yan, et al. Carbon Nanotube-Directed 7-GPa Heterocyclic Aramid Fiber And Its Application in Artificial Muscles. Advanced Materials. 2023
DOI：10.1002/adma.202306129
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202306129
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