Ultra-strong fibres by super drawing of gel-spun UHMWPE/SWCNT
Notice bibliographique
Résumé
UHMWPE fibre is one of the most popular high performance fibres that have been widely used for load bearing and high-energy absorption applications. An examination of the theoretical strength of PE suggests that the strength of the state-of-the-art UHMWPE is still far from reaching its theoretical potential. The discovery of carbon nanotubes (CNT) has created promising opportunities for super high performance materials. A natural scientific enquiry is the feasibility of creating super strong fibres by reinforcing UHMWPE (ultrahigh molecular weight polyethylene) with CNT. Several groups including the Hong Kong Polytechnic University and Donghua University have explored the CNT/UHMWPE composite fibre concept. The Hong Kong group reported a 11.6%, 18.8% and 15.4% increase in tensile modulus, strength and strain respectively with the addition of 5% MWCNT (multi-wall carbon nanotube tube) in UHMWPE whereas the Donghua group reported an 8.88%, 1.34% and 14.1% increase in tensile modulus, strength and breaking strain respectively by the addition of 1% MWCNT. However, considering the theoretical strength of UHMWPE fibre and the reported range of CNT strength on the order of 30 to 180 GPa, the load transfer efficiency from CNT to the matrix is still far from being fully realized. This may be attributed to the lack of strong chemical bonding between the CNT and UHMWPE matrix. To address the weak fibre-matrix interface issue a thin layer of polymer (grafted and in situ polymerized PS) was coated on to SWCNT(single-wall carbon nanotube) surface with desired functional groups, which were further reacted with PE-g-GMA for additional interfacial compatibility. The polymer coated SWCNT-PE composite was successfully gel-spun and super drawn (as high as DR=100). The strength of the gel-spun fibres was shown to be diameter dependent following a classical exponential relationship. It was found that the critical fibre diameter to achieve high strength appears to be below 15 micron. Fibre strength as high as 6.7 GPa was produced with elongation at break of 18%o. This remarkable combination of strength and toughness implied significant improvement of interfacial bonding between SWCNT and UHMWPE and that the strength of individual SWCNT could be as high as 75GPa (in the 1 middle range 30GPa to 180GPa as reported in the literature). The processing, structure and properties of the super strong UHMWPE/SWCNT composite fibres are reported in this paper.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».