碳纳米管使衣物化身充电宝,但量产仍是瓶颈

▲碳纤维可以被轴绕为具有弹性的强韧导电线。

钢铁侠的装具“马克”非常炫酷,虽然不如“马克”那么出色,但《材料研究快报》今年6月底报道的碳纳米管纤维织物也初具雏形。美国辛辛那提大学工程与应用科学学院教授、纳米实验室领导人之一的韦塞林·山诺夫(Vesselin Shanov)和马克·舒尔茨(Mark Schulz)教授等与美军莱特-帕特森空军基地合作,设计并制造了碳纳米管纤维——可用于制造能为电子产品充电的“智能”材料。该材料的实现源于碳纳米管独特的性质:强韧、导电、耐热以及高比表面积。

舒尔茨认为,碳材料有望在诸多领域替代金属和聚合物,在制造业表现出巨大的应用潜力——既能作为碳纤维用于飞机和汽车(减轻重量,提高燃料效率),也能用于净化水或生物传感器。

项目成员、研究生马克·哈斯(Mark Haase)介绍说,在真空条件下,研究团队采用化学气相沉积法,在硅片上“种植”碳纳米管,然后继续“培养”至需要的尺寸。研究人员利用工业线轴对碳纤维薄片进行拉伸,竟有了意外的发现——薄片变成了蛛丝状的细线。山诺夫说:“这些细线就像纺线,我们可以将其进行‘纺织’,进而应用于传感器和储能设备。”对军方来讲,士兵们可以不再为随身携带的重型电池而烦恼了——日益增多的个人装具使充电成了大麻烦。哈斯说:“士兵携重的三分之一是电池。因此,即便只为他们稍微减负,也将使其战场表现更加出色。”

目前,虽然纳米实验室已经能够一次性制造50码碳纤维用于研究工作,但其规模化生产仍然是一个巨大的难题。研究人员正利用自主研究机器人ARES加速碳管材料制造的研究。

编译:雷鑫宇 审稿:alone

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