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    單根碳納米管具有優(yōu)異的力、電、性能，開發(fā)超強多功能碳納米管宏觀材料一直是材料領域研究熱點之一。然而，受限于傳統(tǒng)碳納米管分散和取向技術的限制，碳納米管優(yōu)異的性能至今未能在材料中得以充分發(fā)揮。

    中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所李清文課題組以可紡絲碳納米管陣列為基礎材料，發(fā)展了干法制備高性能碳納米管功能復合材料，為實現(xiàn)碳納米管在復合材料中的高負載、高取向及定向電子傳遞探索了新的制備思路。主要的研究成果包括：

    1）通過取向碳納米管薄膜的層–層固態(tài)組裝制備了高強度、高導電及可折疊的碳納米管膜。此制備過程工藝簡單，只需將碳納米管薄膜從陣列中連續(xù)拉出，后經纏繞而成，而無需經歷傳統(tǒng)碳納米管巴基紙復雜的溶液處理過程。該碳納米管紙拉伸強度高達2 GPa，模量高達90 GPa，力學性能遠遠優(yōu)于文獻報道的碳納米管、石墨烯等納米碳膜（圖1）。此外，由于納米碳膜中碳管高的長徑比和取向度，具有非常好的柔韌性和高導電性，在經歷數(shù)千次小曲率半徑彎曲后電阻無明顯變化。相關工作發(fā)表在近期的ACS Nano（2012, 6, 5457–5464）上。

    2）與美國北卡羅來納州立大學YT Zhu教授課題組合作，在碳納米管薄膜纏繞的過程中，通過噴霧法引入聚合物，得到高碳納米管含量的聚合物復合材料。該復合材料呈現(xiàn)出比碳纖維復合材料更優(yōu)異的力學和導電性能，如圖2所示。相關工作發(fā)表在Carbon（2011, 49, 4786–4791），Material Research Letters（Accepted）和Composites Science and Technology（2012, 72, 1402–1407）等雜志上。

    3）利用取向碳納米管薄膜定向的電子輸運特點，首次報道了具有梯度變色的碳納米管/氧化鎢復合柔性薄膜。相關工作發(fā)表在近期的Chem. Commun.（2012,48, 8252-8254）上。

    以上工作得到了973、國家自然科學基金、科技部等的支持。

圖1 超強納米碳紙的制備過程以及力學性能

圖2 碳納米管/聚合物復合材料（a）及其電學性能（b）