據外媒報道，美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究人員開發出新方法，展示如何使汽車、航空航天和可再生能源行業中使用的纖維增強復合材料變得更強韌，以便更好地長期承受機械或結構壓力。

復合材料具有諸多優點，比如它們比金屬材料更堅固且更輕，具有耐腐蝕和抗疲勞性能，而且可以定制以滿足特定的行業性能要求。然而，因為是由兩種不同的材料結合在一起制成的——剛性纖維和軟基質（或粘合劑），它們很容易受到應變的破壞。兩種材料之間的界面會影響復合材料的整體力學性能，因此需要改進。

在這項研究中，該團隊沉積像蜘蛛網一樣的熱塑性納米纖維，以化學方式創建了一個支持網絡，從而使界面變得堅韌。這種技術不同于在纖維表面涂覆聚合物或提供剛性支撐的傳統方法，同時，效率更高、成本更低。

該團隊精心選擇納米纖維和基體材料，以創建高表面積支架或橋接作為載荷傳遞途徑，通過這種機制在增強纖維和周圍基體材料之間傳遞應力。ORNL的Sumit Gupta表示：“這種工藝使材料能夠承受更大的應力。采用這種簡單、可擴展且低成本的方法，研究人員可以將復合材料的強度提高近60%，韌性提高100%。”

用這種方法制造的復合材料有助于改善車輛等日常應用。ORNL的Christopher Bowland表示：“這項研究已申請專利，且有可能實現商業化。”未來的研究將集中在具有相容化學基團的不同纖維和基體系統上。研究人員計劃對納米纖維本身進行更多的研究，以提高其強度。

這項研究是美國能源部能源效率和可再生能源辦公室車輛技術辦公室（VTO-EERE）材料技術項目新設立的復合材料核心計劃2.0的一部分。該項目由ORNL牽頭，太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）和國家可再生能源實驗室（National Renewable Energy Laboratory）共同參與，致力于通過開發先進材料來提高車輛效率。

ORNL碳和復合材料小組（Carbon and Composites group）負責人Amit Naskar表示：“實現該項目目標的一個途徑是用碳纖維復合材料取代較重的鋼組件，這是目前具有最佳減重潛力的材料。在高性能纖維增強復合材料中開發更強勁、更堅韌的界面，可以降低纖維體積分數，有助于減重和改善復合材料結構的成本效益。”