納米碳纖維的長徑比通常在100-500 之間. 一般其直徑為 50~200nm,長度在數(shù)微米到數(shù)十微米范圍
強(qiáng)度方面
當(dāng)納米碳纖維的長徑比增大時(shí),其拉伸強(qiáng)度往往會(huì)增強(qiáng)。這是因?yàn)殚L徑比大意味著纖維在長度方向上有更多連續(xù)的結(jié)構(gòu),能夠更有效地傳遞和分散外力。例如,在復(fù)合材料中,長徑比大的納米碳纖維可以像 “橋梁” 一樣,將外部施加的拉力沿著纖維長度方向傳遞,使應(yīng)力分布更加均勻,從而提高材料整體的抗拉伸強(qiáng)度。
而且,長徑比大的納米碳纖維在受到彎曲或扭轉(zhuǎn)力時(shí),由于其細(xì)長的結(jié)構(gòu),能夠更好地抵抗這些變形。就好比一根長而細(xì)的桿子比短而粗的桿子更不容易被彎曲一樣,高長徑比的納米碳纖維可以增加材料的抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度。
韌性方面
長徑比大的納米碳纖維有助于提高材料的韌性。在材料受到?jīng)_擊等動(dòng)態(tài)載荷時(shí),長徑比大的納米碳纖維能夠通過自身的變形來吸收能量。它們可以在斷裂前經(jīng)歷較大程度的拉伸和彎曲,從而有效地阻止裂紋的擴(kuò)展。例如,在納米碳纖維增強(qiáng)的聚合物復(fù)合材料中,當(dāng)裂紋在材料中擴(kuò)展遇到納米碳纖維時(shí),由于其長徑比較大,纖維可以通過與基體材料的相互作用,如拔出、橋接等機(jī)制,消耗裂紋擴(kuò)展的能量,使材料表現(xiàn)出更好的韌性。
彈性模量方面
長徑比對(duì)納米碳纖維的彈性模量也有一定的影響。長徑比越大,納米碳纖維在復(fù)合材料中對(duì)彈性模量的作用越。彈性模量是衡量材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo)。長徑比大的納米碳纖維在復(fù)合材料中能夠形成更加有效的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò),當(dāng)材料受到外力作用時(shí),這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以更好地限制基體材料的變形,從而提高材料的彈性模量。例如,在陶瓷基復(fù)合材料中加入長徑比大的納米碳纖維,可以使材料在高溫下仍能保持較高的彈性模量,提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。