隨著科技和材料的發(fā)展，人類對高強度材料的需求日益增長，用于高新技術(shù)、航空航天、國防軍工等領(lǐng)域。為此，世界范圍內(nèi)對高強度纖維材料的研發(fā)一直在持續(xù)推進。文章通過介紹超長碳納米管、高強度不銹鋼等前沿研究成果，分析了高強度材料實現(xiàn)80GPa以上強度水平的科學(xué)機理，探討了材料強度提升的技術(shù)路徑，展望了高強度纖維材料研發(fā)的新方向。

超長碳納米管的強度水平已達80GPa以上

清華大學(xué)團隊利用氣流聚焦方法成功制備出超長碳納米管管束，實現(xiàn)了高度排列有序、長度可達厘米級的碳納米管結(jié)構(gòu)。這種超長碳納米管管束的拉伸強度可達80GPa以上，已接近理論極限，是目前所有已知纖維材料中強度最高的。研究還發(fā)現(xiàn)初始應(yīng)力差異會降低強度，通過“同步張弛”策略來釋放管束中的應(yīng)力可以使強度進一步提高。

鋼鐵研究總院成功研制出2.2GPa級高強度不銹鋼

為打破強度與韌性之間的相互制約關(guān)系，鋼鐵研究總院提出了多維復(fù)合強韌化理論，即在高密度位錯的馬氏體基體中引入多種納米級第二相顆粒實現(xiàn)復(fù)合強化。通過梯度溫差保溫的雙重時效熱處理獲得理想的微觀組織，成功研制出強度達2.2GPa、塑性和斷裂韌性同步提高的高強度不銹鋼，填補了國內(nèi)空白。

超高模量碳纖維的抗拉強度可達600MPa

碳纖維的抗拉強度取決于纖維自身材料特性、纖維取向方式、纖維與樹脂的比例等多種因素。超高模量碳纖維抗拉強度可達600MPa，是標(biāo)準(zhǔn)模量的3倍，與鋼和鋁相比也具備出色的強度和抗疲勞性能。當(dāng)強度和剛度是首要考量時，碳纖維復(fù)合材料的確是最佳選擇。

綜上所述，納米碳管、高強度鋼和碳纖維等前沿材料的成功研發(fā)，使高強度纖維材料的性能指標(biāo)已突破80GPa大關(guān)。多相復(fù)合強化、基體微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控是實現(xiàn)更高強度的關(guān)鍵技術(shù)手段。這為航天、國防等高技術(shù)領(lǐng)域提供了有力支撐。

【微語】留學(xué)是一種經(jīng)歷，是人生的一次旅途，是對世界認識和理解的加深。