碳纳米管气凝胶产业化瓶颈突破！北航与中科院苏州纳米所联合发明高效低成本高弹性碳纳米管气凝胶制备技术

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2017-03-27 17:22

正文

多孔材料，例如：纳米气凝胶、金属泡沫，在轻型承力结构、隔热设备、能量吸收及分子吸收材料中都扮演着重要的角色。其中，碳纳米管气凝胶由于其优异的电学、热学和力学性能在多孔材料中占有很重要的位置。但是，如何高效低成本制备结构稳定碳纳米管气凝胶一直是制约其产业化的瓶颈。

最近， 北航的李敏教授 和 中科院苏州纳米所的李清文研究员 一起研发了一种高弹性碳纳米管气凝胶高效低成本制备技术，每次可以制备1.5米长、1米宽、5-10厘米厚的超轻碳纳米管气凝胶。与传统使用溶液合成的方法不同，他们利用化学沉积直接在气相中生长出碳纳米管气凝胶。而后，利用二次生长工艺在气凝胶中碳纳米管搭接点处将碳管焊接在一起使形状固定。其具有超高的结构稳定性和弹性，可以随意弯折挤压，在拉伸25%、压缩95%的情况下不坍塌并在撤去施加力的情况下立即回复其原始形状。这种方法合成过程全在气相中进行，极易放大，具有很好的应用前景。

▲ Figure 1大批量制备的超轻碳纳米管气凝胶

▲ Figure 2大批量超轻碳纳米管气凝胶制备过程；轻、结构稳定性、弹性展示

同时，这种碳纳米管气凝胶也具有很好的导电性能和环境稳定性。在拉伸25%、压缩35%、弯曲、高温、潮湿以及有机溶液环境中均能保持电阻稳定，是一种很好的弹性导电材料。

▲ Figure 3各种状态下均能保持电阻稳定

该研究的最大意义在于，提供了一种高效制备碳纳米管气凝胶的技术途径，对于碳纳米管气凝胶的工业化应用有着重要的启示作用。

参考文献

Wang, H.; Lu, W.; Di, J.; Li, D.; Zhang,X.; Li, M.; Zhang, Z.; Zheng, L.; Li, Q., Ultra-Lightweight and Highly Adaptive All-Carbon Elastic Conductors with Stable Electrical Resistance. Adv. Funct.Mater. 2017, 1606220-n/a.