苏州纳米技术与纳米仿生研究所李清文课题组--界面鼓泡法诱导实现超强多功能碳纳米管纤维的无损重构
碳纳米管的有序化已成为开发高性能碳纳米管纤维的关键挑战之一。在此，基于界面鼓泡诱导碳纳米管框架膨胀，开发了一种无损、多功能化策略。具体来讲，先通过在酸溶液中激活电解过程，氢气气泡在碳纳米管框架内部产生并析出，导致很大程度且均匀的膨胀，横向尺寸增加超过两个数量级。研究发现，膨胀程度受液体压力、气泡表面张力和框架自身的限制力控制。在连续拉伸和致密化后，膨胀的碳纳米管框架可以转变为高度排列和致密化的纤维，其拉伸强度高达5.18 GPa。它们可以作为多功能复合材料的优良支架。在膨胀过程中通过原位浸渍聚乙二醇，可以获得具有电热转换和相变储能特性的稳定复合纤维。
Figure 1. 电解诱导膨胀和加捻纺丝有效增强连续碳纳米管纤维。(A)实验装置示意图。(B，C)在图(A)中标记的四个阶段的碳纳米管带/纤维的光学和扫描电镜图像。
Figure 2. 碳纳米管纤维组件膨胀的机理分析。(A)H2气泡析出，碳纳米管纤维限制气泡的力平衡模型，以及膨胀的碳纳米管组件的示意图。(B)扫描电镜图像显示出大尺寸碳纳米管纤维之间的间距变宽。(C、D)碳纳米管纤维在膨胀致密化前后的微观结构比较。
Figure 3. 重构对碳纳米管纤维结构和力学性能的影响。(A，B)原始和重组的碳纳米管纤维的堆积形态的比较。(C)在不同角度入射激光下获得的归一化G峰值强度。（D）纤维直径和质量密度的变化。(E-G)电流振幅对阻尼性能的影响。
Figure 4．碳纳米管/聚乙二醇复合纱线的结构、力学和热性能。(A)碳纳米管对聚乙二醇的紧密限制。(B)纤维断裂后，聚乙二醇没有从网络中漏出。(C)热重分析曲线。(D)应力-应变曲线。(E)差示扫描量热曲线。(F)展示了碳纳米管/聚乙二醇复合纱线的热能储存和释放。
该研究工作由苏州纳米技术与纳米仿生研究所Qingwen Li课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：Interfacial-bubbling-induced nondestructive expansion to reconstruct superstrong and multifunctional carbon nanotube fibers。
李清文
学 历：博士研究生
通讯地址：苏州工业园区若水路398号
电子邮件：qwli2007@sinano.ac.cn
副所长、研究员、博士生导师，享受国务院政府特殊津贴。
2000年获得清华大学化学系博士学位；2001/3-2007/12间分别在北京大学化学系、英国剑桥大学材料系和美国Los Alamos 国家实验室以博士后和助理研究员身份从事碳纳米管制备与应用研究。2007年底回国加入苏州纳米所。
目前主要从事半导体碳纳米管精准制备及碳基电子器件、纳米碳宏观组装体制备及加工、功能复合材料等方面研究。在Nature，Nat. Mater.，Nat. Nanotech., Adv. Mater., JACS, ACS Nano, Small等著名国际期刊上发表学术论文280余篇，引用次数逾10000余次，获得授权发明专利50余项。担任国际著名期刊Mater. Sci. Eng. R Rep、Carbon、Adv. Electron. Mater.等杂志的编辑或编委。
曾获江苏省333工程培养对象第一层次（2018）、江苏省科技进步三等奖（2014）、苏州工业园区领军人才（2011）、江苏省创新创业人才（2009）、中科院人才计划等奖励和荣誉。主持和参与科技部纳米专项及成果转化项目、国家自然基金委面上、中科院重点部署项目、江苏省成果转化重点项目等重大项目。