借3D打印,，科學(xué)家用納米纖維素和碳納米管合成出高強(qiáng)度導(dǎo)電纖維

(a)3D打印的可編程CNF-NFC三層導(dǎo)電線路.(b)線路結(jié)構(gòu)橫截面的掃描電鏡圖像.(c-d)掃描電鏡圖像，展示出了良好的層間粘和性

納米纖維素（NFC）和碳納米管（CNT,，又名巴基管）都是十分有前途的新材料 — 前者結(jié)實(shí)輕巧,，未來(lái)有望取代金屬和塑料,，后者則具有優(yōu)異的力學(xué),、電學(xué)和化學(xué)性能。那么,，如果將二者結(jié)合,，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生更驚人的結(jié)果呢,？對(duì)此，美國(guó)馬里蘭大學(xué)（UMD）給出了肯定的回答 — 借助3D打印技術(shù),，他們將NFC和CNT融合成了一種新的微纖維材料,，而它既擁有很高的強(qiáng)度又具有很好的導(dǎo)電性，在能量存儲(chǔ),、熱量管理和可穿戴電子產(chǎn)品方面都有望得到應(yīng)用,。

據(jù)南極熊了解，這種新型NFC-CNT材料是通過(guò)一種快速且可擴(kuò)展的3D打印方法制成的,，同時(shí)具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性,，所以如果用于制造電容器或電池，可明顯提高它們的性能并降低成本,。

“碳納米管表面共價(jià)修飾和有機(jī)表面活性劑是將CNT分散于水溶液中的常規(guī)方法,，但二者均會(huì)降低CNT的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，”能源研究中心的助理教授胡亮冰（譯名）表示,，“所以,，我們改用了NFC顆粒，將其作為分散劑和最終復(fù)合纖維中的加強(qiáng),�,！�

在已經(jīng)發(fā)表于《Small Methods》期刊的論文中（點(diǎn)擊這里查看或購(gòu)買(mǎi)），UMD團(tuán)隊(duì)詳細(xì)描述了合成這種新材料的過(guò)程：利用一種氧化NFC,，他們成功將CNT分散到了水溶液中,，從而得到了一種具有明顯剪切稀化特性的混合溶液,。其中，NFC和CNT的纖維排列得都很均勻,，而這就改善了它們之間的相互作用和滲透,，實(shí)現(xiàn)了出高機(jī)械強(qiáng)度（247±5MPa）和高電導(dǎo)率（216.7 ±10 S cm -1）的融合。

值得一提的是,，團(tuán)隊(duì)通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)一維纖維構(gòu)造是基于水和酒精之間的一種溶劑交換作用,。他們將被NFC分散的CNT溶液擠壓到了凝固的酒精浴中，然后通過(guò)溶劑交換得到了穩(wěn)定的凝膠纖維,，最后將其取出在室溫下干燥,。在剪切力和干燥過(guò)程中張力的作用下，這種構(gòu)成材料的“磚塊”會(huì)沿著纖維長(zhǎng)度的方向自動(dòng)排成一行,，最終形成一種高度對(duì)準(zhǔn)的超細(xì)纖維,。

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《碳納米管焊接法：可將FDM 3D打印件強(qiáng)度提高近3倍,！》

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編譯自 3DPRINT