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碳纳米管纱线、肌肉和透明片

碳纳米管
碳纳米管(CNTs)具有高强度和模量、高导电性和导热性,在相对较高和较低的温度下稳定。单个纳米管的强度可以是钢的 100 倍。
为了在各种应用中有效地利用单个纳米管的卓越性能,需要制造连续的纯 CNT 纱线和高 CNT 含量的复合纱线。
MWCNTs 增强 PAN 纤维碳纳米管/纤维素连续竹纱可用于通过电纺制造碳纳米管填充多功能产品。通过将 CNT 结合到纳米纤维中,该过程可以显着改善纱线的机械、热和电性能。单壁碳纳米管纤维也可以由液晶溶液制造,以获得连续的纯碳纳米管纤维。
制造碳纳米管纱线
使用多股高纯度双壁碳纳米管的连续CNT纤维纱线可以在卧式CVD气流反应器中通过纺丝工艺用水蒸气致密化制造。水蒸气用于获得 CNT 袜状组件的均匀收缩,该组件具有 1-3 毫米厚的致密线和高度多孔结构 (99%),具有机械强度和导电性能。 CNT纱线可以具有良好控制的连续缠绕。纱线可以渗透聚合物形成复合材料,并与其他纱线混合形成混合物,用于各种基于碳纳米管的结构和功能应用。
碳纳米管制成的人造肌肉
碳纳米管可用于构建人造肌肉,因为碳纳米管可以制成纱线,这些纱线是由石墨层制成的无缝空心圆柱体。
研究人员声称,他们开发的人造肌肉可以提供大而超快的收缩,以举起比同等大小的天然肌肉重 200 倍的重量。但目前人造肌肉并不适合直接替代人体肌肉。
制作CNT肌肉
人造肌肉是通过将体积变化的石蜡渗透到由碳纳米管制成的捻线中制成的。用电或闪光加热含蜡纱线,使蜡膨胀,纱线体积增加,纱线长度收缩。
纱线体积增加和长度减少的原因是纱线加捻产生的螺旋结构。
肌肉的应用
这些纱线肌肉简单且具有高性能,肌肉收缩或驱动可以超快,驱动和反转的发生时间为千分之二。它们可用于机器人、微创手术导管、微型电机和微流体回路混合器、可调光学系统、微型阀门、定位器甚至玩具中的各种应用。
碳纳米管片
在不使用粘合剂的情况下将数以万亿计的纳米管组装成宏观尺寸的物体是很困难的。这方面阻碍了实际应用的发展。
通过在垂直方向的纳米管阵列(森林)中同时旋转碳纳米管,可以形成宽而长的透明薄片。这些自支撑纳米管片最初形成为高度各向异性的电子导电气凝胶,可以致密化为坚固的薄片。这些纳米管片已用于塑料的微波粘合和制造透明的、高弹性的电极;偏振宽带辐射的平面源;进行贴花;和柔性有机发光二极管。


纳米材料

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