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    激光新應用:小纖維,大作用!
    作者:希爾貝  更新時間:2021-06-25 09:04:27

    近日,美國羅文大學的研究人員正努力創造有史以來最堅固的聚合物纖維,該項目的負責人羅文大學的文斯·比奇利博士表示,他們團隊希望可以創造出一種可大規模使用的“超級纖維”。這種纖維將應用于各種領域之中使產品變得更堅固。

    據悉,最近比奇利的團隊獲得了美國國家科學基金會52.3萬美元(約334萬人民幣)的贈款,這筆款項將用于未來三年內的研究和技術改進。該團隊是首個系統地研究不同熱量、溫度和拉伸力對特定纖維的影響的研究隊伍。隨后他們將進行廣泛的實驗并創建數學模型。

    更精細的激光,更堅固的纖維

    實際上,最初是羅文大學的研究助理馬特想出了用激光來加熱該項目的超薄納米纖維的,這種纖維的寬度約為人類頭發的 1/200。比奇利博士回憶道:“馬特還組裝了一個激光加熱裝置并收集了研究經費所需的初步數據。”

    據了解,激光的熱量能夠使納米纖維變得柔韌,因此這時的纖維可以被拉伸,它們的分子排列成一條鏈,隨后,研究人員必須快速冷卻纖維,使分子鎖定到位,加強極細的股線;诖,研究人員認為納米纖維可以比厚的纖維更堅固,因為它們的表面積與體積比高,可以更快地加熱和冷卻。

    在以往的試驗中,研究員使用加熱元件或者溶劑來軟化纖維,操作的精細度和纖維的斷裂率不盡如人意,但是激光可以規避這些不足之處——基于激光的精度,使研究人員能夠在每根光纖上快速掃描,再按順序加熱和冷卻一毫米左右的纖維,斷裂的情況大大減少。

    比創新更創新

    除上述技術之外,研究員們還將應用了另一項極具發展潛力的研究成果——軌道系統,該系統是經過比奇利博士十年的研發和改進而最終成型的。軌道系統看起來有點像織布機的自動化設備,它可以在激光逐段加熱纖維束時保持、移動和拉伸每根纖維。

    比奇利教授對軌道系統感到相當自豪,說道:“我們甚至可以在一分鐘內使用單個激光源處理數千根光纖。”這意味著同一時間可以設計多種類型的纖維,包括尼龍、聚酯、聚乙烯和碳。目前比奇利博士致力于研究一種用于生物醫學的可生物降解聚乳酸 (PLA) 纖維,如果這種纖維被加強,將有助藥物在人體內的吸收和釋放。

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