【日经BP社报道】美国德克萨斯大学达拉斯分校纳米科技研究所的Ray H.
Baughman领导的实验小组日前以单层碳纳米管(SWCNT)为主要成分纺线、并
用这种线
织成了布(见照片)。
接着,研究人员以这种布为材料制作了超级电容器,并证实这种
超级电容器与市售最高级品具有相同性能。
Baughman小组根据其他研究者2000年开发的方法纺出了SWCNT线。
据该论文
(Vigolo, B. et.al., Science 290, 1331-1334)介绍,
纺制SWCNT线的步骤如下:
(1)将分散SWCNT的界面活性剂溶解到水溶性PVA(聚乙烯醇)中,
制作成凝胶状的纳
米管纤维;(2)经洗涤去除界面活性剂和水溶性PVA;
3)以每分钟低于1cm的速度从
凝固槽中抽出凝胶状纤维制作出数十厘米长的柔软的纳米管纤维(线)。
该小组此次成功地从凝胶状纤维中以每分钟70cm以上的速度制出长度约
100m的纳米
管纤维。然后将制成的纤维注入盛有PVA溶液的筒状容器中央,
制作出SWCNT/PVA复合凝
胶状纤维(图2)。直径约为50μm的纤维中约含质量为60%的SWCNT。
在对这种纤维进行
的机械强度测试中,得到的韧性值约为570J/gm,拉伸强度约为1.8GPa。
这个拉伸强度
相当于最结实的蜘蛛丝的强度。
然后,该小组将这种纤维织成布。先将纤维放入PVA/磷酸混合水溶液中
进行表面涂
层处理,织成布后再次进行表面涂层处理。
使用直径为100μm的纤维织成的布制作的超
级电容器的电容约为5F/gm,能量贮存密度为0.6Wh/kg(1V)。
在接受本刊采访时,Baughman说:“Rice大学的Rick Smalley
教授及马萨诸赛
(Massachusetts)工业大学军用纳米科技研究所
(Institute for Soldier
Nanotechnologies)的Edwin Thomas所长等已经对我们的成果
给予了很高的评价”,表
示期待今后在市场上推广该成果。另外,Baughman等已在2003年6月12号的
英国科学杂
志《自然》上发表了此次的研究成果。(记者:黑川卓)
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