功能性金属氧化物纳米颗粒在碳纳米管纤维中的原位动态拖网捕集

《ACS Nano》：General In Situ Dynamic Trawling of Functional Metal Oxide Nanoparticles into Carbon Nanotube Fiber

碳纳米管纤维的通用动态拖拽制备策略，利用浮催化剂衍生CNT袜捕获金属氧化物纳米颗粒，通过毛细力和张力协同实现无团聚包覆与纤维卷曲，在12种氧化物纳米颗粒中实现可调负载率。即使在50%高异质相容体含量下，纤维仍兼具优异机械强度（导电/导热性能），显著优于传统核壳结构，为多功能碳纳米管纤维开发提供普适性制造方案。

　　

功能碳纳米管（CNT）纤维的均匀制备和结构稳定性对于开发集成结构-功能材料至关重要，但同时也具有挑战性。在此，我们开发了一种通用的原位动态拖拽策略，利用由浮动催化剂衍生的CNT袜子作为捕获器，将多种金属氧化物（M_xO_y）纳米粒子均匀地加工成相互穿插的CNT网络，该网络不仅为纳米粒子提供了支撑，还保留了它们的原有结构特性。研究发现，界面毛细力和张力的协同作用使得M_xO_y纳米粒子能够在网络支架中不被聚集，并且能够卷曲成纤维状。我们展示了高均匀性的功能CNT纤维制备过程，涉及12种代表性的M_xO_y纳米粒子，并且负载量可调。令人印象深刻的是，即使在高达50%的客体含量下，这些定制的纤维仍表现出优异的机械强度、电导率和热导率，这使得纤维织物在各种应用领域中具有更优的性能和耐用性，优于通过传统工艺制备的功能性核壳CNT纤维。我们的制造策略为构建先进的结构-功能CNT纤维提供了一种通用、高效且有效的途径。