開發將納米材料組裝成宏觀支架材料的方法是當前納米技術發展的關鍵。然而，即使在大多數情況下該類材料具有優越的性能，制備方法的復雜性卻很大程度上阻礙了新材料的廣泛應用。

近日，韓國科學技術研究院Hyeon Su Jeong和Seung Min Kim以及首爾國立大學Chong Rae Park合作，證明了一種高效、連續的纖維紡絲方法用來生產高性能碳納米管纖維(CNTF)的可行性。該研究成果以題為“Direct spinning and densification method for high-performance carbon nanotube fibers”的論文發表在國際著名綜合學術期刊Nature Communications上（見文后原文鏈接）。

在這項工作中，作者提出了一種優化的紡絲方法，結合濕法紡絲和直接紡絲兩種方法的優點，可以快速、連續地生產高度對準和致密化的CNTFs (圖1c)。當直接紡制的的CNTF浸入氯磺酸（CSA）中時，CNTF會膨脹，因為CSA穿透它并使CNT質子化。在此狀態下適當拉伸CNTF可重新排列纏繞CNT以改善其在軸向上的對準。然后，當CNTF浸入凝固浴中時，通過溶解性差驅動的相分離，將CSA從排列良好的CNTF中擠出，以形成具有良好排列結構的高填充CNTF。CIFIC拉伸強度高達4.44 N tex?1，導電率高達2270 S m2kg?1。

圖1. CNTFs紡絲方法示意圖。a濕法紡絲、b直接紡絲、c快速致密化工藝基于濕法紡絲的原理，可附加在直接紡絲工藝的末端

表1. 具有代表性的各種CNTFs的合成條件和性能

圖2. 致密化CNTFs的優良性能及提出的紡絲方法

這一工作清楚地表明，在適當的質子化度(DOP)下優化致密化工藝，以及直接紡制高強度、低缺陷CNTFs的紡絲條件，對于獲得最高的致密化效率，從而使性能得到極大的改善至關重要。通過該方法制備出來的CNTFs具有質量輕、抗拉伸、硬度大、導電性好以及高靈活性等優點，它們適用于各類高附加值的應用。

文章官網鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10998-0

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烯灣碳納米管纖維實現量產突破

碳納米管纖維的性能遠遠高于碳纖維，國內對于碳納米管纖維的研究生產也一直關注著，因而實現碳納米管纖維的產業化落地意味著新材料產業將上升到一個新的高度。

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