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单个碳纳米管和氧化石墨烯的混合纤维

单个碳纳米管和氧化石墨烯的混合纤维

  • 分类:新闻动态
  • 发布时间:2022-09-09 08:50
  • 访问量:

【概要描述】单个碳纳米管(CNT)和石墨烯具有独特的机械和电学性能;然而,由于物理尺寸有限、组件分散程度有限以及各种结构缺陷,它们的宏观组装性能并未达到预期。

单个碳纳米管和氧化石墨烯的混合纤维

【概要描述】单个碳纳米管(CNT)和石墨烯具有独特的机械和电学性能;然而,由于物理尺寸有限、组件分散程度有限以及各种结构缺陷,它们的宏观组装性能并未达到预期。

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单个碳纳米管(CNT)和石墨烯具有独特的机械和电学性能;然而,由于物理尺寸有限、组件分散程度有限以及各种结构缺陷,它们的宏观组装性能并未达到预期。本文,韩国科学技术研究院Bon-Cheol Ku等研究人员在《Adv Sci》期刊发表名为“Ultrastrong Hybrid Fibers with Tunable Macromolecular Interfaces of Graphene Oxide and Carbon Nanotube for Multifunctional Applications”的论文,研究提出了一种用于新型混合纤维的最先进的组件,该纤维具有多种多功能应用所需的特性。通过溶液处理组装的简单有效的CNT和氧化石墨烯 (GO) 的多维纳米结构提高了组件的界面利用率。

柔性GO沿着CNT的形状有效地插入纳米管之间,从而减少了空隙,增强了取向,并使元素之间的接触最大化。微观结构由元素含量比和尺寸精细控制,最佳平衡提高了机械性能。混合纤维同时表现出卓越的强度 (6.05 GPa)、模量 (422 GPa)、韧性 (76.8 J g–1 )、电导率 (8.43 MS m –1 ) 和结强度效率 (92%)。此外,通过调整GO含量,表面和电化学性能得到显著改善,进一步扩大了应用范围。这些混合纤维有望提供一种策略,以克服现有纤维在满足纤维行业应用要求方面的局限性。


 

图1、CNT CNT/GO 溶液的液晶 (LC) 行为,以及溶液纺丝过程


 

图2、CNT和G-CNT纤维及其宏观性质。


 

图3、CNT和G-CNT纤维的微观结构。


 

图4、CNT和G-CNT纤维横截面的微观结构。


 

图5、CNT和G-CNT纤维的表面性质和电化学分析。

本文提出了一种简单而有效的方法来组装CNT和GO混合的高性能纤维。通过本文所述方法组装的G-CNT纤维具有商业化的显著优势,因为它们不需要CFs通常需要的高温热处理。此外,G-CNT纤维的改善的表面和电化学性能是可调的,这取决于GO的含量。这些优异的性能可用于单个纤维,其独特的组合可用于多功能应用,如可穿戴电子设备、机器人、复合材料和轻质电线。

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