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 隨著越來越多的無機超細納米線被合成，它們在光學，電學和磁學中的應用引起了人們廣泛的興趣。常規(guī)的無機納米線纖維通常不可拉伸的并且?guī)缀鯖]有彈性，這會限制它的實際應用。超細無機納米線在尺寸結構上與高分子鏈類似，因此濕紡和靜電紡絲已被應用于制造納米線纖維。迄今為止，通過濕紡已經(jīng)獲得了Bi2S3，金和羥基磷灰石納米線纖維，并且通過靜電紡絲法也已經(jīng)獲得了GdOOH 納米線纖維。獲得的納米線纖維具有良好的光學或機械性能。由于缺乏適當?shù)膶哟谓Y構，到目前為止獲得的納米纖維纖維的可拉伸性和斷裂伸長率都很低。

 

 

 

清華大學王訓團隊受到櫻桃樹皮中螺旋狀纖維素的啟發(fā)，將這種特性應用于柔性納米線的制造中。將長度為數(shù)百納米，直徑小于1納米的GdOOH納米線紡絲原液通過濕紡來制造納米線纖維。在注射應力，剪切力和溶劑交換的影響下。通過控制紡絲原液和凝固浴，流動速率等可以得到有序的彈簧狀納米線結構。從而獲得高度可拉伸的柔性納米線纖維。該納米線纖維斷裂伸長率通常可以達到40-50％，最高伸長率可達86％。并且該納米線纖維在纏繞，彎曲和扭曲的情況下都不會產(chǎn)生任何裂縫。通過拉伸試驗中的結構轉變和同步加速器小角X射線散射（SAXS）研究得出，纖維中整齊的彈簧狀納米線組裝超晶格是產(chǎn)生該特性的主要原因。并且通過添加無機納米顆粒，能夠使該納米線纖維進一步增強增韌。

圖文速遞

圖1. GdOOH 納米線纖維的制造工藝和形態(tài)特征。

 

 

 

a）亞納米級 GdOOH 納米線的TEM和STEM圖像（插圖左下，比例尺為20nm）。 照片（右邊插圖）顯示了納米線的分散性。b）納米線纖維的制備過程。c）凝膠納米線纖維。d）干燥的納米線纖維。e）納米線纖維的光學顯微鏡圖像。f）在交叉偏振器的偏光顯微鏡下，納米線纖維的光學圖像。 納米線纖維的軸與分析儀的極化方向之間的角度為0°。g）納米線纖維的高倍SEM圖像。h k）纏繞，彎曲，扭曲和捆綁的納米線纖維的SEM圖像。

圖2. 納米線纖維的機械特性。

 

 

 

a）樣品的代表性應力-應變曲線。b）F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3和F4的力學參數(shù)的比較。c）獨立的F1的應變循環(huán)行為。d）60％應變下獨立的F1的松弛行為。

圖3.拉伸或破裂的納米線纖維的特征。

 

 

 

a）自然狀態(tài)下納米線纖維的SEM圖像。b，c）納米線纖維在張力下的SEM圖像。d）納米線纖維上剪切帶的SEM圖像。e）拉伸斷裂后納米線纖維的SEM圖像。f，g）拉伸斷裂后納米線纖維橫截面的SEM圖像。h）螺旋纖維的低倍SEM圖像。螺旋纖維 i）外表面和j）內(nèi)表面的SEM圖像。k）該圖顯示了納米線纖維的拉伸過程。l，m）同步加速器SAXS的示意圖，用于拉伸前和拉伸狀態(tài)下納米線纖維的觀察。n）源自SAXS的積分散射輪廓。

圖4. 納米線-納米顆粒纖維的機械性能。

納米線-納米顆粒纖維的SEM圖像a，b）10wt％納米顆粒，c，d）7.5wt％納米顆粒，和e，f）5wt％納米顆粒。g）納米線-納米顆粒纖維的代表性應力-應變曲線。h）具有5wt％納米顆粒的單個納米線-納米顆粒纖維的應變循環(huán)行為。i）具有10,7.5和5wt％納米顆粒的納米線-納米顆粒纖維的機械參數(shù)的比較。