改善碳纳米管纤维的性能

碳纳米管（CNT）纤维是重要的一维宏观材料。碳纳米管的定向组装可以帮助纤维实现高机械，高电学和高热性能。

与具有分散的碳纳米管的结构不同，纤维中的CNT有序且致密。这有利于沿纤维排列方向的热传导，从而实现有效的热传导。然而，碳纳米管束之间的间隙限制了纤维的性能。

通过在碳纳米管纤维之间引入热固性聚合物，固化的聚合物可以克服碳纳米管之间的弱范德华相互作用，并进一步改善纤维的热传递。这对于碳纳米管材料在微电子和纳米电子领域的应用是有利的。

最近，由北京科技大学的林秋副教授（冯延辉教授的研究组）和中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的张晓华教授领导的研究人员控制了这种纤维聚合物。复合结构，并有效地改善了CNT纤维的导热性和机械性能。

该报告可以帮助研究人员实现对碳纳米管纤维的有效性能控制，并且相关研究已发表在Carbon上（“电固化取向碳纳米管之间的定向双马来酰亚胺，以实现较高的机械和热性能”）。

CNT纤维的制备。将通过气相沉积法制备的碳纳米管拉伸并纺丝成CNT纤维。然后用双马来酰亚胺（BMI）树脂浸渍纤维，并用电固化浸渍的纤维，以获得定向的复合纤维结构。（©2019 Elsevier Ltd.保留所有权利）（点击图片放大）

在这项研究中，研究人员在碳纳米管纤维之间引入了双马来酰亚胺（BMI）树脂，然后采用电固化方法使聚合物树脂在纤维表面上形成定向结构。

极化拉曼被用来表征树脂的结构。通过使用已证明适用于一维纳米材料的三次谐波测试方法，可以证明电固化使纤维的热导率提高了五倍以上（从30到177 W / m·K）。

邱等。还考虑了由其长度引起的辐射对CNT纤维表观热导率的影响。他们半定量地分析了随着长度的增加，非固体纤维表面上束区域的热辐射贡献。与具有固体结构的碳纤维不同，CNT纤维由碳纳米管束组成。表面附近的束对纤维的表观热导率有影响，因此表观热导率将随着长度的变化呈现二次增长关系。

除了热性能外，CNT纤维的机械和电气性能还取决于管之间的性能。在这项研究中，研究人员发现，电固化后具有高导热率的纤维也具有高的杨氏模量，最高可达43.1GPa。

固化后的致密纤维结构也有利于增强CNTS之间的电子跳跃并改善电子传输。

信息来源：Nanowerk

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