高强碳纳米管纤维的制备发展、性能强化及应用探索
摘要:碳纳米管纤维(CNTF)作为亿万单根碳纳米管(iCNT)组成的宏观体材料,曾长期受制于微观结构排布无序、松散等问题,其力学性能相较于单根CNT 产生几个数量级的衰减。近十年来,随着CNTF 制备技术的革新,不仅实现了工业级的连续批量生产,其成本也在规模效应下大幅下降至接近高性能商业纤维。而基于多种强化新技术的发现,高性能CNTF 得以兼具高强度、中高模量、高电导率、高热导率、高柔性、低密度等优异的综合特性,不仅实现了对标杆型商业纤维特征性能的赶超,也在航空航天多功能结构材料、多功能导电缆线和新型机械能收集领域开展了广泛的应用探索。本文总结了近十年来CNTF 三种制备技术的改良、后处理性能强化及其机理、多级结构失效机制以及应用探索等重要进展,旨在厘清从纳米尺度特性到宏观性能传递的关键瓶颈,并探讨未来CNTF进一步趋近单根卓越性能的可行路径以及广泛应用的前景。
