Small Methods: 纳米纤维素实现碳纳米管微米纤维网络结构的3D打印

柔性、可穿戴电子器件由于便携,集成度高等优点引起科学界和工业界的广泛关注。导电纤维由于具有良好的柔性,可编织性被视为柔性、可穿戴电子器件的重要组成部分。因此制备高性能导电纤维是柔性、可穿戴电子器件的一大核心。碳纳米管由于导电性好,机械性能优异,被广泛用于导电纤维的制备。尽管很多优秀的工作展示了高性能碳纳米管基导电纤维的制备。通常情况下高的导电性和优异的机械性能不可兼得。同时如何进一步高效、安全、低成本仍然是一大挑战。

近日,来自美国马里兰大学的胡良兵教授研究小组提出使用纳米纤维素作为碳纳米管在水溶液中的分散剂及导电纤维的增强剂提高导电纤维的性能、制备的安全性、降低成本;通过3D打印技术实现了高效制备高性能导电纤维及导电纤维网络结构。研究结果显示:1)作为分散剂,纳米纤维素能够成功的将碳纳米管分散在水溶液中,免除了有机溶剂的使用, 安全性更高、成本更低;2)纳米纤维素分散的碳纳米管分散液流变性能可调,分散液浓度0.5%时出现剪切稀变性;3)作为增强剂,纳米纤维素的存在改善了导电纤维的机械性能;3)3D打印技术提高了导电纤维的取向性,保证了良好机械性能与导电性能的共存,同时有利于实现大规模高效制备。相关工作发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201700222)上。

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