中國粉體網(wǎng)訊  2024碳納米管有哪些研究成果？

清華大學(xué)范守善院士團(tuán)隊Carbon：全新碳納米管復(fù)合材料，并實現(xiàn)大面積制備！

清華大學(xué)納米中心研究團(tuán)隊成功開發(fā)了一種基于碳納米管的超強(qiáng)吸收率復(fù)合涂層，該涂層技術(shù)克服了以往吸收體在極端環(huán)境下性能衰減和易破損等問題，實現(xiàn)了在高低溫、水流沖擊、反復(fù)機(jī)械劃擦以及長期戶外暴露等惡劣條件下仍能保持超過99.9%的吸收效率，為能源收集、隱身技術(shù)、太空探索等高技術(shù)領(lǐng)域帶來了新的解決方案。

金屬碳納米管，新突破！

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員測量了通過亞1納米金屬和半導(dǎo)體碳納米管孔內(nèi)孔的傳輸。發(fā)現(xiàn)與半導(dǎo)體納米管相比，金屬納米管中的水和質(zhì)子傳輸?shù)玫皆鰪?qiáng)，而離子傳輸對納米管帶隙值基本不敏感。使用可極化力場的分子模擬突出了碳納米管的各向異性極化率張量對離子-納米管相互作用和水摩擦系數(shù)的貢獻(xiàn)。研究人員還使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分子動力學(xué)模擬描述了金屬納米管中質(zhì)子傳輸增強(qiáng)的起源。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了納米流體通道的電子特性在極端納米級限制下調(diào)節(jié)傳輸?shù)膹?fù)雜作用。

碳納米管！Nature Communications

上海交通大學(xué)史志文課題組報道了低維材料范德華（vdW）堆疊封裝引起的碳納米管（CNTs）的結(jié)構(gòu)塌縮，并使碳納米管發(fā)生從金屬性到半導(dǎo)體性的轉(zhuǎn)變。

史志文團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，通過簡單地將二維六方氮化硼（hBN）材料堆疊覆蓋在碳納米管之上，就可以在碳納米管上產(chǎn)生高達(dá)10GPa的局域高壓，并使得被覆蓋的碳納米管發(fā)生結(jié)構(gòu)塌縮。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)塌縮可以使金屬性碳納米管轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體性碳納米管。這一研究成果不僅給出了一種新穎而又便捷的產(chǎn)生局域高壓（GPa量級）的方法，同時制備得到的半導(dǎo)體性塌縮碳管為納米電子學(xué)和納米光子學(xué)研究領(lǐng)域提供了一種新材料。

超長碳納米管​制備又一重大突破！

清華大學(xué)化工系張如范副教授課題組報道了浮游雙金屬催化劑可控制備超長碳納米管的新方法，實現(xiàn)了30厘米長碳納米管水平陣列產(chǎn)率和均勻性的顯著提升。

利用浮游雙金屬催化劑實現(xiàn)超長碳納米管水平陣列的高產(chǎn)率和高均勻性制備

清華大學(xué)在多功能碳納米管纖維方面取得突破性成果

清華大學(xué)張如范教授在多功能碳納米管纖維方面取得突破，將硅烷功能化的碳納米點(diǎn)（SiCDs）、二氧化硅光子晶體（SiPCs）和碳納米管纖維（CNTFs）相結(jié)合，實現(xiàn)了碳納米管纖維的結(jié)構(gòu)致色和光致發(fā)光，制備出了具有紫外線探測功能的彩色碳納米管纖維。

SiCDs@SiPCs-CNTFs的制備過程示意圖

北大成功開發(fā)超強(qiáng)碳納米管纖維，可用作輕質(zhì)高性能結(jié)構(gòu)和防護(hù)材料

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院/材料科學(xué)與工程學(xué)院/北京石墨烯研究院張錦院士和團(tuán)隊，制備出一種動態(tài)強(qiáng)度高達(dá)14GPa的碳納米管纖維，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過已有高性能纖維的性能。

評審專家表示本工作中碳納米管纖維的動態(tài)強(qiáng)度首次突破10GPa，這是一個前所未有的結(jié)果，對于纖維領(lǐng)域尤其是碳納米管纖維領(lǐng)域具有重要意義。

我國研制出世界首個碳納米管張量處理器芯片：高性能、高能效

北京大學(xué)電子學(xué)院碳基電子學(xué)研究中心彭練矛-張志勇團(tuán)隊，在下一代芯片技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，成功研發(fā)出世界首個基于碳納米管的張量處理器芯片（TPU）。

研究團(tuán)隊通過優(yōu)化碳納米管制造工藝，獲得了純度高達(dá)99.9999%的半導(dǎo)體材料和超潔凈表面，從而制造出具有高電流密度和均勻性的晶體管。模擬結(jié)果顯示，采用180納米工藝節(jié)點(diǎn)的8位碳納米管TPU有望達(dá)到850MHz的主頻和每瓦1萬億次運(yùn)算的能效水平。

這一成果標(biāo)志著碳納米管技術(shù)在芯片領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，有望滿足人工智能時代對高性能、高能效芯片的需求。

碳納米管“扭一扭”，登上Nature Nanotechnology

日本信州大學(xué)Katsumi Kaneko教授課題組通過實驗證明了扭曲SWCNT繩在機(jī)械能存儲上的顯著潛力。實驗表明，使用熱塑性聚氨酯（TPU）改性的扭曲SWCNT繩能安全且可逆地存儲大量機(jī)械能，展現(xiàn)出高達(dá)2.1±0.07MJkg-1的能量密度和1.85±0.43MWkg-1的功率密度。這些繩索的機(jī)械能存儲性能在廣泛的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，與電化學(xué)存儲介質(zhì)相比具有更寬的適用溫度范圍和更高的安全性。此外，經(jīng)過預(yù)處理的扭曲SWCNT繩顯示出高效的能量回收能力和循環(huán)穩(wěn)定性，即使在100次循環(huán)之后，能量恢復(fù)比幾乎保持不變。這項研究強(qiáng)調(diào)了SWCNT作為未來能量存儲介質(zhì)的巨大潛力。

扭曲的SWCNT繩和其他可行的能量載體的性能

單壁碳納米管在高比能SiO負(fù)極中的應(yīng)用

加拿大戴爾豪斯大學(xué)JeffDahn團(tuán)隊研究單壁碳納米管（SWCNTs）和多壁碳納米管（MWCNTs）在Si基負(fù)極中的應(yīng)用，對比了不同添加比例及Si/石墨復(fù)合配比對電極性能的影響，作者發(fā)現(xiàn)利用SWCNTs和活性物質(zhì)離子的交聯(lián)復(fù)合可以有效提升電極穩(wěn)定性，這也降低了對新型粘結(jié)劑開發(fā)的依賴。本工作對實用型Si基負(fù)極的開發(fā)具有重要意義。

信息來源：中國復(fù)合材料協(xié)會、高分子科學(xué)前沿、上海交大、清華大學(xué)等。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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