中国科学院研发新型碳纳米管纤维，性能超越传统材料

中国科学院研发新型碳纳米管纤维，性能超越传统材料

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中国科学院

等

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来源

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http://www.nanoer.net/showinfo-32-61744.html

近日，中国科学院金属研究所在碳纳米管纤维研究领域取得重大突破，通过创新的湿法纺丝工艺，成功制备出具有超高电导率和强度的双壁碳纳米管纤维。这一突破性成果有望为航空航天领域带来革命性的材料革新。

研究团队在传统的湿法纺丝工艺基础上进行创新，通过在纺丝过程中引入空气段并施加重力牵引，有效提高了纤维的定向性和密实度。同时，通过优化界面结构和结合力，成功避免了"皮芯结构"的形成，实现了碳纳米管纤维的高取向度和高致密度。

测试结果显示，这种新型碳纳米管纤维的电导率达到1.1×107 S m-1，载流量高达8.0×108 A m-2，抗拉强度达到1.65 GPa，断裂韧性达到130.9 MJ m-3。更令人瞩目的是，其比电导率和比电流容量分别达到5.62×103 S m2 kg-1和4.09×105 A m kg-1，分别是铜导线的86%和3倍。此外，该纤维还具有比铜更低的变温电阻系数，展现出优异的温度稳定性。

这种高性能碳纳米管纤维在航空航天领域的应用潜力巨大。其超高的比电导率和比电流容量使其成为理想的空间电力传输材料，能够显著减轻航天器的重量，提高有效载荷。同时，其优异的力学性能和温度稳定性，使其在极端环境下的可靠性得到保障。

此外，这种纤维材料还具有良好的电磁屏蔽性能，可以用于制造航天器的天线罩、雷达罩等关键部件，提高航天器的隐身性能和电磁兼容性。其高强度和韧性也使其成为制造航天器结构件的理想材料，能够替代传统的金属或复合材料，进一步实现结构减重。

与传统的碳纳米管制备方法相比，中科院金属研究所的这项创新具有显著优势。湿法纺丝工艺不仅提高了纤维的性能，还具备良好的可控制性和规模化生产的潜力。研究团队通过优化纺丝过程中的关键参数，成功实现了纤维结构的精确调控，为未来的大规模应用奠定了基础。

这一研究成果已发表在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上，显示了其重要的学术价值和应用潜力。随着进一步的研究和开发，这种高性能碳纳米管纤维有望在航空航天、电力电子等多个领域获得广泛应用，为相关产业带来新的发展机遇。

这一突破不仅展示了中国在新材料领域的创新能力，也为未来高性能复合材料的发展开辟了新的方向。随着技术的不断进步，我们有理由相信，碳纳米管纤维将在更多领域展现其独特优势，为人类社会带来更多的科技革新。