使用簡單溶劑，美國西北大學有望使碳納米管更易用

四種連續的狀態(a)碳納米管粉末在甲酚基溶劑中(b)鑄造薄膜的稀釋分散,(c)用於塗層、繪畫、絲網印刷或複合製作的濃漿糊(d)3d列印自立凝膠(e)很容易轉換成各種形狀的團狀可聚物。來源：西北大學Jiaxing Huang課題組

西北大學的黃教授已經準備好重新點燃碳納米管的研究。他使用的是一種普通的化學物質，這種化學物質曾被用於家庭清潔劑。

通過使用一種廉價的、已經大量生產的、簡單的溶劑——甲酚，黃教授已經發現了一種方法，可以使分散的碳納米管達到前所未有的高濃度，而不需要添加添加劑或化學反應來修飾納米管。令人驚訝的是，黃教授還發現，隨著納米管的濃度增加，材料從很稀的分散液變成濃的糊狀物，之後成為一種自立的凝膠，最後是一種可以被塑型的團狀物。

這項研究5月14日發表在Proceedings of the National Academy of Sciences雜誌上。

西北大學工程學院材料科學與工程學黃教授說：「由於它們獨特的機械、熱能和電性能，碳納米管已經吸引了許多應用領域的關注，但經過幾十年的研究和發展，熱度已經消退。」

研究熱度消退的原因是什麼?碳納米管難以處理是眾所周知的，尤其是大量的碳納米管。它比人的頭髮還要細1萬倍，但它比鋼更結實，而且比銅的傳熱和導電性都要好得多。但是，大多數產品通常以粉末的形式產生，納米管會扭曲並聚集在一起。這種複雜性是該材料廣泛應用的主要障礙。

這種基於碳納米管的團狀物可以被轉換成任意形狀，比如冷軋之後自立的帶狀物。來源：西北大學黃教授課題組

黃教授說：「聚集的碳納米管很難在溶劑中分散，如果得不到很好的分散，那麼你將無法製造出高質量的納米管薄膜。」

為了克服這個問題，以前的研究人員使用添加劑來塗覆納米管，通過化學方式改變了碳納米管的表面，並迫使它們分離。儘管這些方法確實有效，但它們會留下殘留物或改變納米管的表面結構，從而削弱它們理想的特性。

相比之下，黃教授的研究小組發現，甲酚並沒有破壞碳納米管的表面功能。而且，在分離了混亂的碳納米管之後，研究人員可以簡單地將化學物質洗掉或通過加熱，直到溶劑蒸發掉。

基於碳納米管的團狀物可以被轉換成由模具決定的任意形狀。來源：西北大學黃教授課題組

發現意料之外的可塑性

在開發出一種使碳納米管濃度變得越來越高的新方法後，黃教授和他的團隊發現了這種材料的新形式。當碳納米管的濃度增加時，材料從很稀的分散液變到到可擴展的糊狀物，接著變成凝膠，最後變成一個可揉捏的團狀物。這些不同的形式可以被塑造、重塑或用作3d列印的導電墨水。

黃教授實驗室的研究生、論文的第一作者Kevin Chiou說：「納米管的團狀物很吸引人，它可以很容易地塑造成任意的結構，就像玩麵糰一樣。」

黃教授說：「從本質上說，這種溶劑系統使納米管的行為和聚合物一樣，看到基於甲酚的溶劑使一度難以處理的碳納米管和普通塑料一樣有用，這真是令人興奮。」

文章來自phys網站，原文題目為Making carbon nanotubes as usable as common plastics，由材料科技在線匯總整理。

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