近日，華東理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院王健農(nóng)教授領(lǐng)銜的課題組在碳納米管纖維的連續(xù)制備和性能優(yōu)化方面的研究取得重大進(jìn)展，所制備的纖維不但強度高、韌性好，而且電學(xué)性能突出，相關(guān)成果發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications。這是該課題組今年在Scientific Reports上發(fā)表兩篇論文后，再次在Nature子刊發(fā)表論文。

碳納米管自1991年被發(fā)現(xiàn)以來，一直被公認(rèn)為是人們所能制造出來的最強、最剛、最韌的分子，是最好的熱和電的分子導(dǎo)體，在場效應(yīng)晶體管、透明電極、納米結(jié)構(gòu)及功能復(fù)合材料、鋰離子電池、超級電容器等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但若更好地實現(xiàn)碳納米管的優(yōu)良性能和諸多實際應(yīng)用，必須將碳納米管組裝成宏觀材料，如纖維。因此如何連續(xù)制備碳納米管纖維并保持單根碳納米管的優(yōu)良性能成為了科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的共同夢想。

針對上述問題，王健農(nóng)教授課題組創(chuàng)新性地利用浮動化學(xué)氣相沉積法連續(xù)制備出碳納米管宏觀筒狀物，并在開放大氣環(huán)境中將筒狀物直接過水收縮成纖維，然后采用機械輥壓工藝提高纖維的致密性，成功制備出高強度(3.76–5.53 GPa)、高延伸率(8–13%)和高導(dǎo)電率(~2.0 × 104 S cm‾¹)的碳納米管纖維材料，其抗拉強度首次達(dá)到、韌性和導(dǎo)電性大大優(yōu)于傳統(tǒng)高強碳纖維的水平，在航空航天等高端領(lǐng)域?qū)⒌玫街匾獞?yīng)用。

據(jù)了解，該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和上海市納米科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心的資助。