高强碳纳米管薄膜材料研究获得重要进展

内容来源：中国科技论文在线

图例: （a）所制备的CNT薄膜, (b) 拉伸曲线, (c) 断口形貌。

近日，华东理工大学王健农教授领导的课题组在碳纳米管(CNT)薄膜的连续制备和性能优化方面取得重要进展。所制备的薄膜具有良好的取向性和致密性，具有超高的抗拉强度（高达9.6 GPa）。其相关成果以“High-Strength Carbon Nanotube Film from Improving Alignment and Densification”为题发表在纳米领域国际著名期刊 Nano letters上。

CNT自1991年被发现以来，由于其优异的力学性能、电学特性、极高的热导率、良好的热稳定性和化学稳定性等都使其在纳米结构及功能复合材料、场效应晶 体管、透明电极、锂离子电池、超级电容器等诸多领域具有广阔的应用潜力。但是只有将CNT组装成宏观材料，如薄膜，才能充分发挥其优越性能，实现其潜在应 用。因此如何连续制备CNT薄膜并保持单根CNT的优良性能就成为了科学界和产业界的共同梦想。

针对上述问题，王健农教授课题组创新性地利用浮动化学气相沉积法连续制备出CNT宏观筒状物，并在开放大气环境下将筒状物直接沉积在滚筒上，制备得到大面 积CNT薄膜。通过滚筒对筒状物的牵引来提高薄膜的取向性，然后采用机械辊压工艺提高薄膜的致密性，成功制备出高强度(9.6 GPa)、高杨氏模量(130GPa)和高延伸率(8%)的CNT薄膜材料。其抗拉强度值远远高于已报道的CNT及其它人造纤维和薄膜的强度值，在航空航天等高端领域具有重要应用。