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美研究人员制备出新型碳纳米管编织物薄膜可极大增强柔性电子设备的机械强度及可靠性 2017/07/10 11:15:03

  近日,伊利诺伊大学乌尔班纳- 香槟分校的研究人员合成出了兼具高导电性及50 倍于电子工业用铜膜韧性的碳纳米管(CNT, Carbon Nanotube)编织物,有望大幅度增强柔性电子设备的机械强度及可靠性。该研究首次将断裂力学原理应用于对碳纳米管编织物的设计和对其纳米结构韧性的研究当中。
  早在上个世纪九十年代,碳纳米管就被称为“神奇材料”而应用于多种纳米技术当中。这些微小的圆柱结构体由石墨烯薄片卷曲而成,直径仅有几个纳米(大约为头发丝的千分之一)。单根碳纳米管的强度高于钢铁和碳纤维,密度小于铝,且具有优于铜的导电性。但是,利用碳纳米管构建如纺织品或薄膜等材料并在厘米或米的宏观尺度下仍然能保持单根碳纳米管的优良特性却十分困难。最大的挑战来自于对碳纳米管的组装与编织,因为碳纳米管尺寸太小且几何结构很难控制。柔性电子设备需要经受重复的弯曲和拉伸动作,极易出现机械故障。将新型碳纳米管编织物简单封装在弹性体阵列中,可被用于智能纺织品、智能皮肤以及柔性电子设备的制作当中。由于具有极高的韧性,新型碳纳米管编织物将成为金属薄膜材料的替代材料,使柔性电子设备的可靠性得到进一步的增强。