中國粉體網訊  2024碳納米管有哪些研究成果？

清華大學范守善院士團隊Carbon：全新碳納米管復合材料，并實現大面積制備！

清華大學納米中心研究團隊成功開發了一種基于碳納米管的超強吸收率復合涂層，該涂層技術克服了以往吸收體在極端環境下性能衰減和易破損等問題，實現了在高低溫、水流沖擊、反復機械劃擦以及長期戶外暴露等惡劣條件下仍能保持超過99.9%的吸收效率，為能源收集、隱身技術、太空探索等高技術領域帶來了新的解決方案。

金屬碳納米管，新突破！

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員測量了通過亞1納米金屬和半導體碳納米管孔內孔的傳輸。發現與半導體納米管相比，金屬納米管中的水和質子傳輸得到增強，而離子傳輸對納米管帶隙值基本不敏感。使用可極化力場的分子模擬突出了碳納米管的各向異性極化率張量對離子-納米管相互作用和水摩擦系數的貢獻。研究人員還使用深度神經網絡分子動力學模擬描述了金屬納米管中質子傳輸增強的起源。這些結果強調了納米流體通道的電子特性在極端納米級限制下調節傳輸的復雜作用。

碳納米管！Nature Communications

上海交通大學史志文課題組報道了低維材料范德華（vdW）堆疊封裝引起的碳納米管（CNTs）的結構塌縮，并使碳納米管發生從金屬性到半導體性的轉變。

史志文團隊研究發現，通過簡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生高達10GPa的局域高壓，并使得被覆蓋的碳納米管發生結構塌縮。進一步研究還發現，結構塌縮可以使金屬性碳納米管轉變為半導體性碳納米管。這一研究成果不僅給出了一種新穎而又便捷的產生局域高壓（GPa量級）的方法，同時制備得到的半導體性塌縮碳管為納米電子學和納米光子學研究領域提供了一種新材料。

超長碳納米管​制備又一重大突破！

清華大學化工系張如范副教授課題組報道了浮游雙金屬催化劑可控制備超長碳納米管的新方法，實現了30厘米長碳納米管水平陣列產率和均勻性的顯著提升。

利用浮游雙金屬催化劑實現超長碳納米管水平陣列的高產率和高均勻性制備

清華大學在多功能碳納米管纖維方面取得突破性成果

清華大學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（SiCDs）、二氧化硅光子晶體（SiPCs）和碳納米管纖維（CNTFs）相結合，實現了碳納米管纖維的結構致色和光致發光，制備出了具有紫外線探測功能的彩色碳納米管纖維。

SiCDs@SiPCs-CNTFs的制備過程示意圖

北大成功開發超強碳納米管纖維，可用作輕質高性能結構和防護材料

北京大學化學與分子工程學院/材料科學與工程學院/北京石墨烯研究院張錦院士和團隊，制備出一種動態強度高達14GPa的碳納米管纖維，遠遠超過已有高性能纖維的性能。

評審專家表示本工作中碳納米管纖維的動態強度首次突破10GPa，這是一個前所未有的結果，對于纖維領域尤其是碳納米管纖維領域具有重要意義。

我國研制出世界首個碳納米管張量處理器芯片：高性能、高能效

北京大學電子學院碳基電子學研究中心彭練矛-張志勇團隊，在下一代芯片技術領域取得重大突破，成功研發出世界首個基于碳納米管的張量處理器芯片（TPU）。

研究團隊通過優化碳納米管制造工藝，獲得了純度高達99.9999%的半導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。模擬結果顯示，采用180納米工藝節點的8位碳納米管TPU有望達到850MHz的主頻和每瓦1萬億次運算的能效水平。

這一成果標志著碳納米管技術在芯片領域取得重大進展，有望滿足人工智能時代對高性能、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Katsumi Kaneko教授課題組通過實驗證明了扭曲SWCNT繩在機械能存儲上的顯著潛力。實驗表明，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大量機械能，展現出高達2.1±0.07MJkg-1的能量密度和1.85±0.43MWkg-1的功率密度。這些繩索的機械能存儲性能在廣泛的溫度范圍內穩定，與電化學存儲介質相比具有更寬的適用溫度范圍和更高的安全性。此外，經過預處理的扭曲SWCNT繩顯示出高效的能量回收能力和循環穩定性，即使在100次循環之后，能量恢復比幾乎保持不變。這項研究強調了SWCNT作為未來能量存儲介質的巨大潛力。

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負極中的應用

加拿大戴爾豪斯大學JeffDahn團隊研究單壁碳納米管（SWCNTs）和多壁碳納米管（MWCNTs）在Si基負極中的應用，對比了不同添加比例及Si/石墨復合配比對電極性能的影響，作者發現利用SWCNTs和活性物質離子的交聯復合可以有效提升電極穩定性，這也降低了對新型粘結劑開發的依賴。本工作對實用型Si基負極的開發具有重要意義。

信息來源：中國復合材料協會、高分子科學前沿、上海交大、清華大學等。

（中國粉體網編輯整理/黑金）

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