研究人員使用3D打印技術，打印單臂碳納米管

南極熊導讀：單壁碳納米管具有優(yōu)異的電子、機械、力學等性能，尤其是對電子和空穴都具有超高的遷移率，因此，國際半導體路線圖委員會認為該材料是未來，最有前景的新型器件材料。然而現(xiàn)階段想要制備該材料依然存在技術難題。

△該研究的主要作者王剛，發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)它們的新方法

2022年9月2日，美國伊利諾伊大學（UIUC）的Lyding科研團隊，發(fā)現(xiàn)了一種高效、可持續(xù)的3D打印單壁碳納米管薄膜方法，這是一種多功能、耐用的材料，可以改變我們探索太空、飛機設計和可穿戴電子技術的方式。

這種小而強大的材料，由直徑在1到2納米之間的碳基管制成，幾十年來一直受到研究人員的仔細研究。

貝克曼先進科學技術研究所前研究員王剛說：“我們受到了可以創(chuàng)造一種輕質，又像金屬一樣堅固和導電材料的設想啟發(fā)。經(jīng)過多次嘗試，我們選擇了基于3D打印機的打印方式，生產(chǎn)出性能優(yōu)異、效率高的單臂碳納米管薄膜。”

△他的研究報告已發(fā)表在Nano-Micro Letters，題目為《具有出色導熱性和電磁干擾屏蔽性能的，可印刷對齊單壁碳納米管薄膜》（傳送門）

這種工藝易于擴展且對環(huán)境友好。放棄聚合物，轉而采用由碳粉、墨水和3D打印機組成的更簡單的配方，使團隊能夠制造出，比現(xiàn)有材料版本更堅固、更耐用的碳納米管薄膜。

電氣和計算機工程教授Joseph Lyding說：“我們從這些碳納米管中看到了令人難以置信的特性，他多年來一直在研究和發(fā)表有關這種材料的文章。”

△這種高效、可持續(xù)的3D打印單壁碳納米管薄膜的方法，足以適應航空航天和穿戴電子設備的理想材料

研究人員說，碳納米管像原木一樣躺在它們的兩側，大量聚集形成厘米到米大小的薄膜。Lyding解釋道：“將碳膜想象成一塊布，而碳納米管是布中的單獨線。唯一的區(qū)別是我們可以用肉眼看到衣服上的單根線�！�

王說：“雖然比線細約10萬倍，但碳納米管與羊毛、棉花和毛氈具有共同的特性。這種材料的機械柔韌性是可穿戴電子設備的理想特性，即使在經(jīng)歷某種強度的“彎曲、扭曲和揉捏等變形后也不會斷裂�！�

作為貝克曼研究所的現(xiàn)任研究員，Lyding將該項目的成功歸，功于該研究所的世界級設施和協(xié)作環(huán)境。

△Lyding與研究小組

從航空航天到教室實驗
鑒于使用粉末、墨水和3D打印創(chuàng)建薄膜的簡單方法，該技術的直接應用不僅在航空航天，還可以在UIUC教室中大放異彩。

2022年春季，Lyding將該技術納入了由他開發(fā)的本科課程——電氣和計算機工程481：納米技術。其中包含由Dane Sievers領導的獨特實驗室體驗，允許學生打印自己的碳納米管結構并測量物理特性，如熱和導電性。

Lyding說：“學生們真的很喜歡這樣，尤其是動手實驗。對于他們的研究是激勵性的，它激發(fā)了一些學生自己都不曾知曉的潛力。”