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韓國研究人員制備出超高性能碳納米管纖維
集萃印花網  2019-07-31

    【集萃網觀察】開發將納米材料組裝成宏觀支架材料的方法是當前納米技術發展的關鍵。然而,即使碳納米管纖維具有優越的性能,但制備方法的復雜性很大程度上阻礙了新材料的廣泛應用。

    近日,韓國科學技術研究院Hyeon Su Jeong和Seung Min Kim以及首爾國立大學Chong Rae Park合作,證明了一種高效、連續的纖維紡絲方法用來生產高性能碳納米管(CNT)纖維(CNTF)的可行性。該研究成果以題為“Direct spinning and densification method for high-performance carbon nanotube fibers”發表在國際著名綜合學術期刊Nature Communications上。

    在這項工作中,研究人員提出了一種優化的紡絲方法,結合濕法紡絲和直接紡絲兩種方法的優點,可以快速、連續地生產高度對準和致密化的CNTFs。當直接紡制的CNTF浸入氯磺酸(CSA)中時,CSA滲透并使CNT質子化, CNTF膨脹。在此狀態下適當拉伸CNTF可重新排列纏繞CNT以改善其在軸向上的對準性。然后,當CNTF浸入凝固浴中時,通過溶解性差驅動的相分離,將CSA從排列良好的CNTF中擠出,以形成具有良好排列結構的高填充CNTF。從合成碳納米管到制備高度致密、排列整齊的CNTFs,加工時間少于1 min。通過對直接紡絲條件的優化,研究人員成功地制備了高取向和致密的碳納米管。新制備的碳納米管拉伸強度高達4.44 N/tex,比導電率高達2270 S□m2/kg。

                              CNTF紡紗方法的示意圖

                      初紡CNTF對CSA致密化過程的影響

    這一工作清楚地表明,在適當的質子化度(DOP)下優化致密化工藝,以及改善初紡CNTFs的紡絲條件,對于獲得較高的致密化效率,改善碳納米管的性能至關重要。通過該方法制備出來的CNTFs具有質量輕、抗拉伸、硬度大、導電性好以及高靈活性等優點,它們適用于各類高附加值的應用。

    來源:互聯網

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