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新研究發(fā)現(xiàn)碳納米管顯示出與水的愛恨關(guān)系

2019-11-13 10:42:28 編輯: 來源:
導(dǎo)讀 碳納米管(CNT)對于各種應(yīng)用都很有價值。碳納米管由石墨烯片制成,其卷成比人的頭發(fā)小10,000倍的管子,因而具有出色的強度質(zhì)量比以及出色的

碳納米管(CNT)對于各種應(yīng)用都很有價值。碳納米管由石墨烯片制成,其卷成比人的頭發(fā)小10,000倍的管子,因而具有出色的強度質(zhì)量比以及出色的熱和電性能。這些特性使其非常適合各種應(yīng)用,包括超級電容器,互連,粘合劑,顆粒捕集和結(jié)構(gòu)顏色。

新的研究揭示了CNT的更大潛力:作為涂層,它們既可以排斥水也可以將水保持在適當?shù)奈恢茫@對于印刷,光譜學,水傳輸或收獲表面等應(yīng)用很有用。當水滴落在碳納米管森林上時,碳納米管排斥水,形成一個球形。但是,當翻轉(zhuǎn)時,水滴不會掉到地面上,而是緊貼表面。

該論文的主要作者,LAMP實驗室的研究生Ziyu Zhou解釋說:“與超疏水的表面相比,當傾斜時水滴容易掉落,而碳納米管森林則是超疏水的,水滴既被排斥又被吸引到CNT表面。” “這是一種愛恨交加的關(guān)系。”

潤濕行為的關(guān)鍵是使用密集且垂直堆積在表面和固有親水性CNT表面上的CNT林。森林的高度約為100微米,并且密度很高,以至于1 cm 2區(qū)域中有超過1000億個(10 11)CNT 。一定數(shù)量的水沉入碳納米管下方并粘附在親水性材料上,而其余的則被排斥成球形。

這項研究代表了碳納米管森林的超疏水性的??首次觀察,碳納米管森林的液滴可以沿表面滾動,但是當?shù)怪脮r不會掉落。自然界中的其他表面(例如桃絨或玫瑰花瓣)也表現(xiàn)出這種潤濕行為,可用于液體傳輸,織物涂層設(shè)計,膜選擇性甚至爬壁機器人。

這種潤濕行為也可以用來將CNTs構(gòu)造成各種排列方式。

“先前的研究表明,在用水的情況下,碳納米管森林是不穩(wěn)定的,但實際上,水滴在這些茂密的碳納米管森林中是穩(wěn)定的,”該工業(yè)工程副教授Paul Leu博士解釋說。匹茲堡大學斯旺森工程學院,論文作者。這種潤濕行為可用于將CNT組裝成致密的垂直陣列,表面條紋和其他可用于超級電容器,互連和其他應(yīng)用的獨特形狀。”


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