清華大學(xué)化工系魏飛教授團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)航天航空學(xué)院李喜德教授團(tuán)隊(duì)合作，在超強(qiáng)碳納米管纖維領(lǐng)域取得重大突破，在世界上首次報(bào)道了接近單根碳納米管理論強(qiáng)度的超長(zhǎng)碳納米管管束，其拉伸強(qiáng)度超越了目前發(fā)現(xiàn)的所有其它纖維材料。碳納米管被認(rèn)為是目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的幾種材料之一，拉伸強(qiáng)度高達(dá)100 GPa以上，超過(guò)T1000碳纖維強(qiáng)度10倍以上。然而，當(dāng)單根力學(xué)性能優(yōu)異的碳納米管制備成宏觀材料時(shí)，其性能往往遠(yuǎn)低于理論值。相比之下，超長(zhǎng)碳納米管具有厘米甚至分米長(zhǎng)度并且具有完美結(jié)構(gòu)，具有一致取向和接近理論極限的力學(xué)性能，在制備超強(qiáng)纖維方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)制備含有不同數(shù)量單元的超長(zhǎng)碳納米管管束，定量分析其組成和結(jié)構(gòu)對(duì)超長(zhǎng)碳納米管管束力學(xué)性能的影響，建立了確定的物理/數(shù)學(xué)模型。研究發(fā)現(xiàn)，管束中碳納米管的初始應(yīng)力分布不均勻，從而使得管束中的碳納米管無(wú)法同步均勻受力，進(jìn)而導(dǎo)致了整體強(qiáng)度的下降，亦即“丹尼爾效應(yīng)”。據(jù)此，該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種“同步張弛”的策略，通過(guò)納米操縱來(lái)釋放管束中碳納米管的初始應(yīng)力，使其處于一個(gè)較窄的分布范圍，從而將碳納米管管束拉伸強(qiáng)度提高到80 GPa以上，接近單根碳納米管的拉伸強(qiáng)度。這項(xiàng)工作揭示了超長(zhǎng)碳納米管用于制造超強(qiáng)纖維的光明前景，同時(shí)為發(fā)展新型超強(qiáng)纖維指明了方向和方法。