碳纳米管纱线、人造肌肉和透明片材:高级应用

碳纳米管 (CNT) 以其非凡的强度、模量、导电性和导热性以及在宽温度范围内的热稳定性而闻名。单个纳米管的拉伸强度可达钢的 100 倍,使其成为高性能材料的理想构建模块。[1]
为了利用这些特性,研究人员开发了连续纯 CNT 纱线和高 CNT 含量复合纱线。静电纺丝多壁碳纳米管(MWCNT)增强聚丙烯腈(PAN)纤维或碳纳米管/纤维素竹纱等技术可生产机械、热和电性能显着改善的多功能产品。单壁碳纳米管 (SWCNT) 纤维也可以用液晶溶液制造,生产出具有优异性能的连续、整齐的碳纳米管纤维。[2]
制造碳纳米管纱线
连续的 CNT 纤维可以在卧式化学气相沉积 (CVD) 反应器中生产。水蒸气致密化步骤将 CNT“袜子”收缩为 1-3 毫米厚的致密线,从而形成高度多孔(约 99%)但机械坚固且导电的纱线。该工艺可以精确控制缠绕密度,从而能够渗透聚合物以形成复合材料或与其他纱线混合,以实现定制的结构和功能应用。[3]
CNT 人造肌肉
通过将碳纳米管纱线捻成无缝的中空圆柱体,并用体积变化的石蜡渗透它们,研究人员创造出了能够超快速收缩的人造肌肉。通过电流或短暂的光脉冲加热蜡,使蜡膨胀,纱线体积膨胀,长度收缩,在短短 25 微秒内产生运动。这些执行器可以举起比同等大小的天然肌肉重 200 倍的负载,尽管它们目前仍然不适合直接生物医学植入。[4]
潜在应用涵盖机器人、微创手术导管、微型电机、微流体混合器、可调光学器件、微型阀门、精密定位器,甚至消费玩具。
透明碳纳米管片
在没有粘合剂的情况下将碳纳米管放大成宏观尺寸的结构历来都是具有挑战性的。最近的进展包括旋转垂直排列的碳纳米管森林以形成又宽又长的透明片材。由此产生的自支撑气凝胶,在致密化后,产生坚固的薄膜,可以导电,将微波粘合到塑料上,并用作 OLED、偏振宽带辐射源和其他应用的柔性电极。[5]
这些突破说明了碳纳米管在结构、功能和电子领域的多功能性。
纳米材料
- 使用烷醇胺水溶液高效液体剥离氮化硼纳米片
- 通过导电非晶LLTO薄膜电极的表面改性提高LiCoO2在4.5 V下的循环稳定性
- 合成富含吡啶的 N、S 共掺杂碳量子点作为有效的酶模拟物
- 铌酸锡光催化剂的转向电荷动力学:相结构和电子结构的关键作用
- 使用多功能 GaN/Fe 纳米颗粒靶向内皮细胞
- Ag3PO4/T-ZnOw 异质结构的制造和光催化活性
- 在具有极大增强的局部电场的可见区域中由空心等离子体效应产生的全向吸收器
- 用于单链 DNA 检测的磁性石墨烯场效应晶体管生物传感器
- 使用环境友好的 1,3-二甲基-2-咪唑烷酮非质子极性添加剂制造的钙钛矿太阳能电池
- 受表面电荷影响的基于支链淀粉的纳米粒子-HSA 复合物的形成和药物释放
- 自旋无关等离子透镜
- 在等离子剥离过程中使用不同的离子将石墨烯堆栈结构从片状调整为洋葱状,并具有超级电容器应用