莱斯大学生产的碳纳米管纤维现在比凯夫拉尔纤维更坚固，并且在铜的导电性上也越来越微。
莱斯化学和生物分子工程师Matteo Pasquali实验室在Carbon网站上报道说，它已经开发出最坚固，导电性最强的纤维，它是由长碳纳米管通过湿纺工艺制成的。
在莱斯大学研究生Lauren Taylor和Oliver Dewey领导的这项新研究中，研究人员指出，湿纺碳纳米管纤维可能会导致许多医疗和材料应用领域的突破，其强度和电导率每三年翻一番，这一趋势跨越了近二十年。
尽管这可能永远无法模仿摩尔定律，该定律为数十年来计算机芯片的发展树立了标杆，但Pasquali和他的团队正在尽自己的一份力量来推动他们开创的制造碳纳米管纤维的方法。
实验室的线状纤维横截面数以千万计，目前正在研究中，它们用作修复受损心脏的桥梁，与大脑的电接口，用于耳蜗植入物，用作柔性天线以及用于汽车和航空航天应用。
它们也是Carbon Hub的一部分，Carbon Hub是Rice在2019年发起的一项多大学研究计划，在Shell，Prysmian和Mitsubishi的支持下创建了零排放的未来。
帕斯夸利说：“碳纳米管纤维因其潜在的优越性能而长期受到吹捧。” “在赖斯和其他地方的二十年研究使这种潜力得以实现。现在，我们需要全球范围内的努力来提高生产效率，以便可以在零二氧化碳排放的情况下制造这些材料，并有可能同时生产清洁氢。”
泰勒说：“本文的目的是提出我们实验室生产的纤维的记录性能。” “这些改进意味着我们现在的强度已经超过凯夫拉尔纤维，这对我们来说是一个巨大的成就。再加倍，我们将超过市场上最坚固的纤维。”
柔性莱斯纤维的抗张强度为4.2吉帕斯卡（GPa），而凯夫拉尔纤维为3.6 GPa。纤维需要具有高结晶度的长纳米管。也就是说，碳原子环的规则排列几乎没有缺陷。杜威说，赖斯工艺中使用的酸性溶液还有助于减少可能干扰纤维强度的杂质，并通过残留掺杂增强纳米管的金属性能。
他说：“纳米管的长度或长宽比是决定我们纤维性能的决定性特征。”他指出，莱斯纤维中使用的12微米纳米管的表面积有助于更好的范德华键。“这还有助于控制纳米管生长的纳米管的合作者通过控制催化剂中金属杂质的数量以及所谓的无定形碳杂质来优化溶液处理。”
研究人员说，这种纤维的电导率已经提高到每米10.9兆西门子（百万西门子）。杜威说：“这是碳纳米管纤维首次超过10兆西门子阈值，因此我们已经将纳米管纤维的数量级提高到了一个新的数量级。” 他说，按重量进行归一化处理后，莱斯纤维可达到铜导电率的80％左右。
泰勒说：“但是我们已经超越了铂丝，这对我们来说是一个巨大的成就，并且纤维沥青的导热性比任何金属和任何合成纤维都要好，除了沥青石墨纤维。”
杜威说，该实验室的目标是使高效纤维的生产既高效又便宜，足以被工业大规模采用。在包括凯夫拉纤维（Kevlar）在内的其他类型纤维的生产中，溶液加工很常见，因此工厂可以使用熟悉的过程而无需进行大量的重新装备。
他说：“我们方法的好处是它实际上是即插即用的。” “它具有固有的可扩展性，并且与合成纤维的制造方式相匹配。”
泰勒说：“有一种观念认为碳纳米管永远无法获得人们几十年来一直在大肆宣传的所有特性。” “但是我们每年都在取得丰硕的成果。这并不容易，但是我们仍然坚信这项技术将改变世界。”
该论文的合著者是莱斯校友罗伯特·海德里克（Robert Headrick）。研究生Natsumi Komatsu和Nicolas Marquez Peraca；机械工程学助理教授Geoff Wehmeyer；以及卡尔·哈塞尔曼（Karl F. Hasselmann）工程学教授，电气与计算机工程，物理学与天文学，材料科学与纳米工程学教授Junichiro Kono。Pasquali是AJ Hartsook教授，化学和生物分子工程，化学，材料科学和纳米工程。
美国空军科研办公室，罗伯特·A·韦尔奇基金会，能源部高级制造办公室和能源高级研究计划局为这项研究提供了支持。
