高性能碳纳米管复合纤维的研究进展

摘要

碳纳米管纤维(CNTF)作为碳纳米管(CNT)的一维宏观组装材料，具备将CNT在纳米尺度上的独特物理和化学性能转化到宏观尺度上的巨大潜力。理论上，通过对CNT进行有效的连接以及“自下而上”的整合组装，其卓越的力学、电学和热学性能可以从微观层面传递到宏观纤维。然而，实际中由于CNT在宏观组装时排列不理想、堆积密度低以及存在孔洞等结构缺陷，阻碍了性能从纳米尺度到宏观材料的有效传递。近年来，CNT复合纤维的开发为克服这些结构缺陷、促进性能传递带来了希望。综述了近年来CNT复合纤维的研究进展，包括纳米材料/CNT复合纤维、聚合物/CNT复合纤维、金属/CNT复合纤维以及陶瓷/CNT复合纤维的制备方法，并讨论了复合纤维性能的国内外研究现状。特别关注了CNT复合纤维在强度、导电性和耐热性等方面的性能提升。最后，对CNT复合纤维的发展趋势进行了展望。

关键词

碳纳米管 / 复合纤维 / 纤维微结构设计 / 性能提升

基金资助

国家自然科学基金青年科学基金项目(52303037); 黑龙江省自然科学基金联合引导项目(LH2021E031)