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碳納米管具有輕質、高強、高模、高導電、高導熱等優異特性，被認為是新一代高性能纖維的理想組裝基元。然而，由于纖維結構組裝的原因，碳納米管宏觀組裝纖維的強度仍遠低于其理想強度。

研究團隊基于微尺度高速沖擊拉伸實驗，深入研究了碳納米管纖維在高應變率加載下的力學行為。隨著應變率的提高，纖維發生韌脆失效模式轉變，展現出顯著的應變率強化效應。當應變率約1400 s-1時，纖維動態強度達14 GPa，超過了現有高性能纖維，表明碳納米管纖維在沖擊防護領域具有巨大的應用潛力。

此外，實驗和多尺度理論計算分析表明，碳納米管管間作用、取向性和纖維致密性是纖維力學性能提升的關鍵。在高速加載條件下，纖維中碳納米管的斷裂比例顯著提升，纖維斷裂模式從碳納米管管間滑移轉變為更多碳納米管的協同斷裂，從而賦予纖維優異的動態力學性能。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adj1082