中國粉體網(wǎng)訊  北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)與工程科學(xué)系、湍流與復(fù)雜系統(tǒng)國家重點實驗室、應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心段慧玲教授課題組與工學(xué)院材料系的曹安源教授課題組合作，在利用納米碳管海綿開發(fā)可壓縮性電毛細(xì)抽吸功能材料方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果于近日在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》上（A Switchable and Compressible Carbon Nanotube Sponge Electrocapillary Imbiber）。

    在納米通道內(nèi)實現(xiàn)有效且可控的流體輸運，對于研發(fā)可用于生物技術(shù)或者環(huán)境能源等領(lǐng)域的高性能納米尺度流體器件和系統(tǒng)具有重要意義，也是目前國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。對此，找到合適的抽吸材料非常關(guān)鍵：很多孔隙介質(zhì)（如多孔二氧化硅、聚合物、紙張和巖石等）都表現(xiàn)出對水的自發(fā)抽吸現(xiàn)象，然而在這些材料內(nèi)的抽吸過程通常缺乏可控性。段慧玲教授課題組之前發(fā)表在《自然•通訊》上的研究工作首次利用電毛細(xì)效應(yīng)在較低的電壓下（-1 V）實現(xiàn)了納米多孔金內(nèi)的可控抽吸；不過由于金自身的親水性質(zhì)，納米多孔金需要預(yù)先充滿油以表現(xiàn)出疏水性質(zhì)，這顯著降低了抽吸過程的流動速率。

    發(fā)表于《先進(jìn)材料》上的工作首次證實了具有三維可導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)的納米碳管海綿是一種高性能的納米多孔毛細(xì)抽吸材料。納米碳管海綿具有輕質(zhì)、導(dǎo)電、疏水、高孔隙率和柔性等特性，這些特性使其非常適合用于開發(fā)可調(diào)控的電毛細(xì)抽吸器件。在較低的電壓（-0.52 V）下，水便可以開始被抽吸到納米碳管海綿內(nèi)，且抽吸的速率可以通過電壓大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大抽吸速率可以到達(dá)納米多孔金內(nèi)的20多倍，而整個抽吸過程還可以被可逆的開關(guān)控制。通過氣相沉積制備的納米碳管海綿可以很容易地整合到毛細(xì)系統(tǒng)，用作可精細(xì)控制的毛細(xì)泵。另外，碳管海綿可以被壓縮到不同程度并保持抽吸功能，因此可用于制備具有不同需要孔徑的可變形抽吸介質(zhì)。更進(jìn)一步，這種納米碳管海綿將來還可以被整合到用于生物、環(huán)境等領(lǐng)域的不同微納尺度流體控制系統(tǒng)上。

    論文第一作者為北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)系薛亞輝博士，段慧玲教授和曹安源教授為共同通訊作者。上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的支持。