科學(xué)家預測：材料界的強力支柱——報南碳纖維還(hái)可以表現出更放科好(hǎo)的性能(néng)。他們發(fā腦公)現，在制造過(guò)程中碳纖維聚合鍊有對(d術黑uì)準不良的傾向(xiàng自火)，類似于拉鍊在咬合過(guò)程中的錯位，是造成睡內(chéng)其性能(néng)缺陷的主要原因。

萊斯大學(xué)理論物理學(xué)家Boris Yakobs鄉去on的實驗室已經(jīng)開(kāi)始著(zhe)手分析這(zhè)些被(弟腦bèi)忽視的缺陷，并提出了如何消除這(zhè)些缺陷的猜她數想。他們的成(chéng)果將(jiāng火拿)于本月發(fā)表在期刊Advanced Materials上。

早在19世紀，托馬斯·愛迪生就(jiù)曾經(jīng)將(jiāng購慢)碳纖維做成(chéng)細絲作為他燈泡原型的電熱絲。然而，正式的工業發(微白fā)展直到(dào)19世紀50年代末才開(月話kāi)始。碳纖維高強、柔韌、導電、耐熱并且具有化學(xué)反兵很應不活潑的特性，已經(jīng)應用于網球拍、自行車架、飛機以及許多其他産品也鐵的制造中。此外，碳纖維還(hái)可以紡絲編計得織成(chéng)輕體量、強韌的織師雨物。

Evgeni Penev，Yakobson實驗室的到白研究科學(xué)家，同時(shí)也是論文的共同作者，說(路文shuō)：“盡管碳纖維的相關研究已經(jī筆下ng)得到(dào)了很好(hǎo弟們)的完善，并且相對(duì)成(chéng)熟，但在低維納米碳這(zhè物腦)個新領域，很多迅速發(fā)展的新理論仍然沒(méi)能(néng)雪術很好(hǎo)地開(kāi)發(fā歌中)和利用。”

該團隊通過(guò)建模來推斷使用最多的碳纖維在制玩車造過(guò)程中缺陷的産生，包括加熱聚丙烯腈土坐（PAN）的過(guò)程。在1500℃下，除了強鍵合的碳原子什樂，其他物質都(dōu)會(huì)被紅站(bèi)燒掉，最終將(jiāng)它們變成(舊答chéng)基本的石墨烯納米帶，并且其特殊的排列方式可以防止納器月米帶輕易地嵌入到(dào)石墨烯典型的蜂窩晶格中。

材料科學(xué)和納米工程與化學(xué)教授Yakobson南得說(shuō)，他在閱讀關于D環的RNA轉錄的生物學(xué)論文時(s熱玩hí)，産生了這(zhè)種(z放地hǒng)纖維合成(chéng)中的“錯誤輸入”的想法。他認為這(光務zhè)種(zhǒng)缺陷在PAN制作碳纖好車維的過(guò)程中也是不可避免的。 “在這(zhè化見)之後(hòu)我們進(jìn)行了很多報他工作來确定它們在纖維環境中的位置和對(duì)都那機械性能(néng)的影響。”Yakobson說(shuō)。

分子動力學(xué)模拟顯示，錯配可以打開(kāi)各個聚合物鍊并風大重新形成(chéng)D環。這(zhè)些環成(chéng)為限制碳纖維道秒性能(néng)的主要因素；Yakobson和他的團隊將(jiāng)其減紙子少了四分之一，并有效地將(jiāng)理論估子麗計的纖維強度降低至更接近實驗觀察到(dào)的強度美站。

論文的第一作者，研究生Nitant 光姐Gupta說(shuō)：“對(duì)我來說(shuō)，最有趣的部到人分是意識到(dào)D環缺陷有可能(néng)少笑使得Burgers矢量變得非常大，這(白習zhè)在三維材料中幾乎是不可能(你人néng)的，甚至是一個荒謬的想法。”Burgers矢量用來衡山銀量晶格位錯引起(qǐ)的強度扭曲。

令人驚訝的是，研究人員發(fā)現，當PAN鍊與纖厭報維軸不對(duì)準時(shí)，盡管存在D環，但纖維的強度仍舊有增加。

研究人員還(hái)确定通過(guò)東些石墨烯納米帶而不是PAN，就(jiù)可以避拍從免D環的産生。根據模拟，D環是最可能(néng)引發(fā)裂紋的地方，她業因此盡可能(néng)多地消除它們將國銀(jiāng)有益于纖維強度的提升。

Penev說(shuō)：“除了細節見都上的工作，我們希望這(zhè)項工作能(néng呢妹)在原子論建模層面(miàn)上對(duì)相關領域都(dōu機慢)有所幫助。我們希望這(zhè)將(jiāng)為那些在生産一線車路工作的人提供更多的價值，最終使更廣泛的大衆受益。