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高導電碳納米管複合纖維的制備方法
發(fā)布日期:2021-08-23 浏覽次數:1101

碳納米管纖維具有優良的電學(x信道ué)性能(néng)和易于自組裝的妹城優點,有成(chéng)為高性能(né學飛ng)電纜線的潛力。但與金屬(銅的電導率為5.8×1做制07S/m)相比,由于其管間接觸電阻過(guò)大、纖維内部結構缺陷(如黃高局部纏結、緻密化程度不勻)以及合成(chéng)制微過(guò)程中的非晶态碳和芳香烴等道火雜質的影響,還(hái)達不到(dào)許多高端應村厭用領域(航空航天、微電子器件等費空)對(duì)材料電導率的要求電木。因此開(kāi)發(fā)及發(fā)展有效的複合纖維制備方法和技術以紙事提升複合纖維的導電性,在提高纖維實用性中極音用其重要。


電沉積法和化學(xué)沉積法

電沉積法是指在沉積液中,碳納米管纖維作為陰極,金屬闆作為陽極,接通電又秒源後(hòu)金屬從化合物水溶液中沉積到(dào)纖維基草吧底的方法。化學(xué)沉積法是指利用一種(zhǒng)合适近車的還(hái)原劑使鍍液中的金屬離子還(hái)原并沉積在基體表面(miàn)頻女的化學(xué)還(hái)原過(guò)程物站。化學(xué)沉澱法對(duì)儀器設備依賴小,有批量化唱見生産的可能(néng),與電沉積法相比,該和音方法可獲得緻密均勻的鍍層,也可用于不規則、不易接觸的表面(mià數音n)。


圖 1 電沉積法制備碳納米管複合纖維的相關冷草研究及結果


磁控濺射法

磁控濺射法是指用磁控濺射儀將(jiāng)金屬原子從金屬技煙靶上濺射出來,在電場力影響下沉積至碳納米管纖維上的方法,也是年志物理氣相沉澱法(PVD)的一種(zhǒng)。


圖2 磁控濺射法制備碳納米管複合纖拍船維的相關研究及結果


離子摻雜法

離子摻雜法是比較簡單直接的方法,通過(guò)將(jiāng)碳納米管靜藍纖維浸入摻雜劑中,用自然滲透或後(hòu)處理的方鄉就式使離子進(jìn)入纖維内部來提高其電學(xué)性能(néng)。


圖 3 離子摻雜法制備碳納米管複合纖維的相關研究及結果


提高碳納米管纖維電學(xué)性能(nén女懂g)主要通過(guò)與金屬粒子(銅、鎳、銀等)複合通遠,但往往纖維電導率提高的同時(shí)金屬層也會(huì)增加,進(商舞jìn)而影響複合纖維的斷裂強度和斷裂伸長(cháng)。其中如件電沉積法和離子摻雜法工藝更為簡單,前者由于裝置限制無法進(jìn)行大批量制備是上,而後(hòu)者所能(néng)達到(dào)的電導率低于其他方討匠法。用磁控濺射法所制備的金屬層更加緻密,複合纖維的電導率整體上更高,鐘些均勻度更好(hǎo),解決儀器裝置的限制是磁控濺射法發(fā)展的關下水鍵。化學(xué)沉積法由于無儀器裝置方海讀面(miàn)的限制,複合纖維性能(néng)好(hǎo),是目妹道前唯一有望進(jìn)行批量生産的場白方法,但其步驟較為複雜且成(chéng)本較高。

根據文獻調研,目前碳納米管複合高導電纖維的銀兒生産主要需要解決如下幾個問題:(1)金屬層與碳納米管基底的結合力視什弱;(2)金屬層厚度(影響纖維電導率)與複吧錯合纖維強度間的平衡;(3)摻雜離子在纖維中的分散均勻性;(4)産業化生美電産的裝置。随著(zhe)對(duì)碳納米管纖維加門問工-結構-性能(néng)關系研究的深入,新的加工工藝或改進(jìn)友路方法有望解決相應問題,使碳納米管纖維在航空航天、可穿戴智能(néng)産唱來品等領域得到(dào)廣泛應用。

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