利用水凝聚浴法制备的具有创纪录高载流能力的超薄碳纳米管纤维

《Advanced Functional Materials》：Ultrathin Carbon Nanotube Fibers with a Record High Ampacity Fabricated Using a Water Coagulation Bath

利用双壁高比表面积碳纳米管在水介质中凝固纺丝，突破传统丙酮溶剂凝固限制，将拉伸比从1.6提升至54.6，成功制备等效直径2.68微米超薄碳纳米管纤维（较丙酮法纤维薄6倍），实现取向因子0.99，残酸含量低，电流密度达1.52×10^9 A/m2。

　　

摘要

用于可穿戴电子设备的超薄碳纳米管纤维（CNTFs）需要具备高电导率和大电流承载能力。然而，由于在传统的丙酮凝固浴中形成的核壳结构，制备超薄CNTFs极具挑战性，这一结构限制了可用的拉伸比。本文报道了一种突破这一限制的方法：使用高长径比的双壁碳纳米管作为原料，并以水作为凝固浴，使得拉伸比显著提高至54.6（原先仅为1.6）。最终获得了直径为2.68微米的超薄碳纳米管纤维（UCNTFs），其厚度约为在丙酮凝固条件下制备的碳纳米管纤维（A-CNTFs）的1/6。UCNTFs具有较高的赫尔曼取向因子（0.99）、较低的残留氯磺酸（CSA）含量、优异的温度稳定性，以及高达1.52 × 10⁹ A m^?2的电流承载能力。这些优异的电学性能得益于其超薄的直径和较低的CSA掺杂量，从而实现了高效的焦耳热散热。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。