中國(guó)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(duì)Carbon：全新碳納米管復(fù)合材料，并實(shí)現(xiàn)大面積制備！

清華大學(xué)納米中心研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)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(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在高低溫、水流沖擊、反復(fù)機(jī)械劃擦以及長(zhǎng)期戶外暴露等惡劣條件下仍能保持超過(guò)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(lái)了新的解決方案。

金屬碳納米管，新突破！

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員測(cè)量了通過(guò)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(duì)納米管帶隙值基本不敏感。使用可極化力場(chǎng)的分子模擬突出了碳納米管的各向異性極化率張量對(duì)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(dòng)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(jí)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(bào)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(duì)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)簡(jiǎn)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(jí)）的方法，同時(shí)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(zhǎng)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(bào)道了浮游雙金屬催化劑可控制備超長(zhǎng)碳納米管的新方法，實(shí)現(xiàn)了30厘米長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)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(shí)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(cè)功能的彩色碳納米管纖維。

SiCDs@SiPCs-CNTFs的制備過(guò)程示意圖

北大成功開(kāi)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(duì)，制備出一種動(dòng)態(tài)強(qiáng)度高達(dá)14GPa的碳納米管纖維，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)已有高性能纖維的性能。

評(píng)審專家表示本工作中碳納米管纖維的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度首次突破10GPa，這是一個(gè)前所未有的結(jié)果，對(duì)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(guó)研制出世界首個(gè)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(duì)，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(gè)基于碳納米管的張量處理器芯片（TPU）。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(wàn)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(shí)代對(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)證明了扭曲SWCNT繩在機(jī)械能存儲(chǔ)上的顯著潛力。實(shí)驗(yàn)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(chǔ)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(chǔ)性能在廣泛的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，與電化學(xué)存儲(chǔ)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(guò)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(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了SWCNT作為未來(lái)能量存儲(chǔ)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(duì)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(duì)比了不同添加比例及Si/石墨復(fù)合配比對(duì)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(duì)新型粘結(jié)劑開(kāi)發(fā)的依賴。本工作對(duì)實(shí)用型Si基負(fù)極的開(kāi)發(fā)具有重要意義。

信息來(lái)源：中國(guó)復(fù)合材料協(xié)會(huì)、高分子科學(xué)前沿、上海交大、清華大學(xué)等。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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