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29. März 2023

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vom National Research Council of Science & Technology

Aramidfasern sind als „Superfasern“ oder „goldene Seide“ bekannt, da sie, obwohl ihr Gewicht nur 20 % des Gewichts von Stahl beträgt, mehr als fünfmal so stark sind und selbst bei 500 °C nicht brennen C. Aramidfasern sind ein unverzichtbares Material, das in verschiedenen Anwendungen wie Körperschutz, feuerfester Kleidung, Glasfaserkabelverstärkung, Hochleistungsreifen und Luft- und Raumfahrtmaterialien verwendet wird. Der verstorbene Dr. Han-Sik Yun begann 1979 am Korea Institute of Science and Technology (KIST) mit der Erforschung von Aramidfasern und sicherte sich 1984 eine unabhängige Quellentechnologie.

Dr. Dae-Yoon Kim und sein Forschungsteam am Functional Composite Materials Research Center des KIST Jeonbuk Institute of Advanced Composite Materials gaben bekannt, dass sie Kohlenstoffnanoröhren auf Aramidfasern aufgebracht haben, um eine neue Art von Verbundfasern zu entwickeln. Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift Advanced Fiber Materials veröffentlicht.

Die Faser ist nicht nur leicht, stark und feuerbeständig, sondern verfügt auch über elektrische Leitfähigkeit, was ein Novum bei herkömmlichen Aramidfasern ist. Die neu entwickelte Faser hat aufgrund des Vorhandenseins von Kohlenstoffnanoröhren eine schwarze Farbe.

Inspiriert durch die Eigenschaften eines Seidenraupenkokons gelang es dem KIST-Forschungsteam, Aramid, das eine extrem geringe Dispergierbarkeit aufweist, mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu kombinieren. Durch die Nutzung der Flüssigkristallphase produzieren Seidenraupen hochfeste Fasern aus hochkonzentriertem Protein. Da der Flüssigkristall sowohl eine flüssigkeitsähnliche Fließfähigkeit als auch eine kristallähnliche Ordnung besitzt, minimiert er die Koagulation von Aramid- und Kohlenstoffnanoröhren und verbessert die Ausrichtung.

Unter Nutzung dieser Eigenschaften entwickelte das Forschungsteam einen neuen Typ von Verbundfasern mit einer hohen spezifischen Festigkeit, die der der bestehenden kommerziellen Aramidfasern ähnelt, sowie einer spezifischen elektrischen Leitfähigkeit, die etwa 90 % derjenigen von Kupferdrähten beträgt.

Trotz dieser elektrischen Eigenschaften verwendet diese Aramidfaser der nächsten Generation keine Metalle, was zu Flexibilität, Korrosionsfreiheit und einem leichten Profil führt (ungefähr 30 % des Gewichts von Kupferdrähten). Es wird erwartet, dass es als Draht der nächsten Generation in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, beispielsweise in intelligenten Militär-, Medizinroboter-, umweltfreundlichen Mobilitäts- und Luft- und Raumfahrttechnologien. Dr. Dae-Yoon Kim fügte hinzu: „Diese Technologie wird erhebliche Auswirkungen auf den Superfasermarkt haben.“

Mehr Informationen: Ki-Hyun Ryu et al., Boost Up the Mechanical and Electrical Property of CNT Fibers by Governing Lyotropic Liquid Crystalline Mesophases with Aramid Polymers for Robust Lightweight Wiring Applications, Advanced Fiber Materials (2022). DOI: 10.1007/s42765-022-00246-4

Bereitgestellt vom National Research Council of Science & Technology