激光新应用:小纤维,大能量!

OFweek激光网 杰西卡 中字

目前,纤维几乎用于每个行业,在航空航天业、体育领域、能源业以及医疗保健业中都能看见它的身影。因此,科学家们长期以来一直致力于开发更坚固、更好的纤维。

近日,美国罗文大学的研究人员正努力创造有史以来最坚固的聚合物纤维,该项目的负责人罗文大学的文斯·比奇利博士表示,他们团队希望可以创造出一种可大规模使用的“超级纤维”。这种纤维将应用于各种领域之中使产品变得更坚固。

据悉,最近比奇利的团队获得了美国国家科学基金会52.3万美元(约334万人民币)的赠款,这笔款项将用于未来三年内的研究和技术改进。该团队是首个系统地研究不同热量、温度和拉伸力对特定纤维的影响的研究队伍。随后他们将进行广泛的实验并创建数学模型。

更精细的激光,更坚固的纤维

实际上,最初是罗文大学的研究助理马特想出了用激光来加热该项目的超薄纳米纤维的,这种纤维的宽度约为人类头发的 1/200。比奇利博士回忆道:“马特还组装了一个激光加热装置并收集了研究经费所需的初步数据。”

据了解,激光束的热量能够使纳米纤维变得柔韧,因此这时的纤维可以被拉伸,它们的分子排列成一条链,随后,研究人员必须快速冷却纤维,使分子锁定到位,加强极细的股线。基于此,研究人员认为纳米纤维可以比厚的纤维更坚固,因为它们的表面积与体积比高,可以更快地加热和冷却。

在以往的试验中,研究员使用加热元件或者溶剂来软化纤维,操作的精细度和纤维的断裂率不尽如人意,但是激光技术可以规避这些不足之处——基于激光的精度,使研究人员能够在每根光纤上快速扫描,再按顺序加热和冷却一毫米左右的纤维,断裂的情况大大减少。

比创新更创新

除上述技术之外,研究员们还将应用了另一项极具发展潜力的研究成果——轨道系统,该系统是经过比奇利博士十年的研发和改进而最终成型的。轨道系统看起来有点像织布机的自动化设备,它可以在激光逐段加热纤维束时保持、移动和拉伸每根纤维。

比奇利教授对轨道系统感到相当自豪,说道:“我们甚至可以在一分钟内使用单个激光源处理数千根光纤。”这意味着同一时间可以设计多种类型的纤维,包括尼龙、聚酯、聚乙烯和碳。目前比奇利博士致力于研究一种用于生物医学的可生物降解聚乳酸 (PLA) 纤维,如果这种纤维被加强,将有助药物在人体内的吸收和释放。

相信有了激光技术的加持,纤维的小身体还会持续释放出大能量!

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