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日本科学家培育出的碳纳米管森林创造了新的“长度”纪录，其长度是现有碳纳米管森林的7倍左右。
碳纳米管（CNTs）具有质量轻、导热性强等众多优点，引领了光学、电子、水净化和药物输送等不同领域的技术创新。然而，为了满足不断增长的工业需求，碳纳米管产量还需不断升级，这也是碳纳米管应用面临的主要挑战之一。
虽然科学家们已经能够培育出长度约50厘米的单根碳纳米管，但他们在尝试“种植”碳纳米管阵列（碳纳米管森林，后文简称碳管森林）时，碳管长度最多只能达到两厘米左右。其原因在于对碳纳米管生长起到关键作用的催化剂很容易失活或耗尽。这不仅推高了碳纳米管的生产成本，还限制了其工业应用。
phys.org网站当地时间11月4日报道，日本科学家在《碳》杂志中发表论文，提出了一种制造碳纳米管的新策略。利用这一革新方法，研究人员培养出了长度创纪录的碳管森林——约14厘米，约为此前最高值的7倍。
日本早稻田大学助理教授、团队负责人Hisashi Sugime解释说：“在传统制造工艺中，碳纳米管由于催化剂的结构变化逐渐停止增长。我们聚焦于这一问题，开发了一种能够抑制结构性变化的新技术，进而延长了碳管森林的生长时间。”
首先，研究人员在硅基衬底上的铁铝氧化物催化剂中添加了钆层。钆层在一定程度上抑制了催化剂的“恶化”，使碳纳米管森林能够拔高到5厘米左右。
接着，为了进一步强化催化剂，研究人员将其放入冷气化学气相沉积（CVD）反应室中，升温至750摄氏度，并供以低浓度（ppm级）的铁、铝蒸汽。处理后的催化剂能够在26小时内保持高度活性，在这段时间内，密集的碳管森林足以达到14厘米长。
研究人员表示，新技术培育的碳管森林不仅纯度高，性能也极具竞争力。
Sugime评价道：“以ppm级的蒸汽源强化催化剂极大程度上延长了催化剂的使用寿命。这对石油化工、纳米材料等其他领域的催化剂工程也具有深刻的启发意义。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《碳》
期刊编号：0008-6223
原文链接：
https://phys.org/news/2020-11-scientists-carbon-nanotube-forest-longer.html
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