近日，據外媒報道，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科學家們在金屬箔上創造了垂直排列的單壁碳納米管。科學家認為這一研發成果將為儲能和電子工業帶來好處。

在Inconel合金金屬箔上生長的垂直排列的單壁碳納米管的放大樣品的照片和示意圖；側面圖片顯示基于VA-SWCNT陽極的半電池，照亮紅色、黃色和綠色LED。

研究背景

據悉，垂直排列的碳納米管（VACNT）除了排列的結構外，還具有優異的機械、電學和傳輸性能，這是膜分離、熱管理、纖維紡絲、電子互連和能量存儲等應用的關鍵。

但迄今為止，VACNT并沒能得到大范圍應用，這主要歸因于高質量VACNT通常在諸如硅（Si）或石英晶片的剛性、昂貴且電絕緣的襯底上制成，因此它缺乏兼容、經濟、大規模的生產能力。

研究進展

在研究了科學文獻后，LLNL團隊考慮使用Inconel金屬基板作為襯底。此舉能夠將VACNT集成到柔性器件中，且跳過從Si轉移到其他基板的步驟，并最小化CNT和基板之間界面處的電或熱傳輸電阻——這對于電子和能量存儲應用至關重要。

注：Inconel合金的中文譯名為因科耐爾合金、、因康鎳合金、因科鎳合金等，本質上是一組奧氏體鎳-鉻基超級合金的統稱。其特點和哈氏合金類似，與其他金屬材料比更加耐氧化、耐腐蝕，非常適合在承受壓力和熱量的極端環境中使用。

Inconel合金

LLNL科學家Francesco Fornasiero表示：“將高質量CNT從傳統Si襯底轉變為金屬箔，為多功能CNT復合材料、納米多孔膜和電化學器件的更經濟、大規模、半連續和卷對卷制造打開了大門。”

LLNL團隊在Inconel合金上種植了垂直排列的SWCNT森林，用作鋰離子電池負極。團隊成員發現，制造的VA-SWCNT 鋰電負極在數百次循環中表現出穩定的循環，即使在高循環速率下也具有大容量。LLNL科學家葉建超表示：“我們的研究結果表明，這些位于Inconel合金上的SWCNT是高性能電化學器件的理想材料。”。

粉體圈Coco編譯

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