《长碳纳米管金属可拉伸透明导电膜》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2018-08-28
  • 柔性透明导体是可大面积柔性显示、可穿戴电子器件和可植入式医学传感器的使能元件,它们可以环绕身体并与身体一起运动。然而,传统的导电材料在拉伸应变作用下会迅速衰减,这对于功能柔性器件构成了很大的障碍。这里,我们展示了通过将长金属双壁碳纳米管与聚二甲基硅氧烷衬底复合,可以同时获得高导电性、机械拉伸性和光学透明性。当拉伸应变达到100%时,加入这些长纳米管(平均约3.2μm)的薄膜在100%拉伸应变和85%光学透过率下达到3316 S cm-1的记录高电导率,比短纳米管对照(平均约0.8μm)高194倍。此外,高电导率可以承受超过1000个重复的拉伸释放周期(在100%和0%应变之间变换),保留率接近96%,而短纳米管控制只表现出10%。力学研究表明,长管可以缩小在拉伸过程中产生的微尺度间隙,从而保持高导电性。当安装在人体关节上,这种弹性透明导体可以适应大幅运动,以提供稳定,大电流输出。这些结果表明透明导体能够在机械应变下获得高电导率和光透射率,从而允许在柔性电子器件的操作和使用中可能发生的大的形状变化。

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  • 《金属所米级单壁碳纳米管薄膜的连续制备及全碳电路研制获进展》

    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-10-17
    •         单壁碳纳米管具有优异的力学、电学和光学性质,在柔性和透明电子器件领域可作为透明电极材料或半导体沟道材料,因此被认为是最具竞争力的候选材料之一。开发出可高效、宏量制备高质量碳纳米管薄膜的方法已成为该材料走向实际应用的关键难题。首先,迄今制备的单壁碳纳米管薄膜的尺寸通常为厘米量级,批次制备方式不能满足规模化应用要求。其次,由于在碳纳米管薄膜制备工艺过程中通常会引入杂质和结构缺陷,使得薄膜的光电性能劣化,远低于理论预测值。因此,发展一种高效、宏量制备高质量单壁碳纳米管薄膜的制备方法具有重要价值。   近日,中国科学院金属研究所先进炭材料研究部孙东明团队与刘畅团队合作,提出了一种连续合成、沉积和转移单壁碳纳米管薄膜的技术,实现了米级尺寸高质量单壁碳纳米管薄膜的连续制备,并基于此构建出高性能的全碳薄膜晶体管(TFT)和集成电路(IC)器件。研究人员采用浮动催化剂化学气相沉积方法在反应炉的高温区域连续生长单壁碳纳米管,然后通过气相过滤和转移系统在室温下收集所制备的碳纳米管,并通过卷到卷转移方式转移至柔性PET基底上,获得了长度超过2m的单壁碳纳米管薄膜。对该过滤沉积过程进行流体仿真,其结果表明当调节出气口速度使抽滤过程处于平衡状态时,该过滤系统中的气流呈现出均匀的气流速度分布(图1)。通过该方法制备的单壁碳纳米管薄膜表现出优异的光电性能和分布均匀性,在550纳米波长下其透光率为90%,方块电阻为65Ω/□(图2)。研究人员利用所制备的碳纳米管薄膜构筑了高性能全碳柔性透明晶体管(图3)以及异或门、101阶环形振荡器等柔性全碳集成电路(图4)。   这是研究人员首次开发出米级长度的单壁碳纳米管薄膜的连续生长、沉积和转移技术,所制备的单壁碳纳米管薄膜及其晶体管具有优异的光电性能,为未来开发基于单壁碳纳米管薄膜的大面积、柔性和透明电子器件奠定了材料基础。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金、中国科学院装备研制计划、辽宁百千万人才计划、青年相关人才计划等的支持。单壁碳纳米管薄膜的连续制备技术已获得中国发明专利(ZL201410486883.1),相关论文于近日在《先进材料》(Advanced Materials)在线发表。
  • 《碳纳米管束的拉伸强度超过80 GPa。》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2018-05-17
    • 碳纳米管(CNTs)是已知的最重要的材料之一。然而,当它们被组装成纤维时,它们的强度会因缺陷、杂质、随机的方向和不连续的长度而受损。制造CNT纤维的强度达到单一CNT是一个持久的挑战。在这里,我们演示了CNT包(CNTBs)的制作,它的长度为厘米,其抗拉强度超过80 GPa,使用的是ultralong无缺陷的CNTs。CNTBs的抗拉强度受丹尼尔斯效应的控制,其原因是组分的初始应变不均匀。我们建议同步收紧和放松策略,以释放这些不均匀的初始应变。由大量具有平行排列、无缺陷结构、连续长度和均匀初始应变的构件组成的CNTBs,其抗拉强度为80 GPa(相当于43 GPa的工程抗拉强度),远高于其他任何强纤维。 ——文章发布于2018年5月14日