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| 北京大學(xué)利用納米碳管海綿開(kāi)發(fā)新材料取得重要進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-10-19 10:23:42 瀏覽次數(shù)： |
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（A）長(zhǎng)在銅線上的納米碳管海綿；（B）原生和壓縮后的海綿樣品在電勢(shì)控制下毛細(xì)抽吸 北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)與工程科學(xué)系、湍流與復(fù)雜系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心段慧玲教授課題組與工學(xué)院材料系的曹安源教授課題組合作，在利用納米碳管海綿開(kāi)發(fā)可壓縮性電毛細(xì)抽吸功能材料方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果于近日在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》上（A Switchable and Compressible Carbon Nanotube Sponge Electrocapillary Imbiber）。
在納米通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效且可控的流體輸運(yùn)，對(duì)于研發(fā)可用于生物技術(shù)或者環(huán)境能源等領(lǐng)域的高性能納米尺度流體器件和系統(tǒng)具有重要意義，也是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。對(duì)此，找到合適的抽吸材料非常關(guān)鍵：很多孔隙介質(zhì)（如多孔二氧化硅、聚合物、紙張和巖石等）都表現(xiàn)出對(duì)水的自發(fā)抽吸現(xiàn)象，然而在這些材料內(nèi)的抽吸過(guò)程通常缺乏可控性。段慧玲教授課題組之前發(fā)表在《自然·通訊》上的研究工作首次利用電毛細(xì)效應(yīng)在較低的電壓下（-1 V）實(shí)現(xiàn)了納米多孔金內(nèi)的可控抽吸；不過(guò)由于金自身的親水性質(zhì)，納米多孔金需要預(yù)先充滿油以表現(xiàn)出疏水性質(zhì)，這顯著降低了抽吸過(guò)程的流動(dòng)速率。
發(fā)表于《先進(jìn)材料》上的工作首次證實(shí)了具有三維可導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)的納米碳管海綿是一種高性能的納米多孔毛細(xì)抽吸材料。納米碳管海綿具有輕質(zhì)、導(dǎo)電、疏水、高孔隙率和柔性等特性，這些特性使其非常適合用于開(kāi)發(fā)可調(diào)控的電毛細(xì)抽吸器件。在較低的電壓（-0.52 V）下，水便可以開(kāi)始被抽吸到納米碳管海綿內(nèi)，且抽吸的速率可以通過(guò)電壓大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大抽吸速率可以到達(dá)納米多孔金內(nèi)的20多倍，而整個(gè)抽吸過(guò)程還可以被可逆的開(kāi)關(guān)控制。通過(guò)氣相沉積制備的納米碳管海綿可以很容易地整合到毛細(xì)系統(tǒng)，用作可精細(xì)控制的毛細(xì)泵。另外，碳管海綿可以被壓縮到不同程度并保持抽吸功能，因此可用于制備具有不同需要孔徑的可變形抽吸介質(zhì)。更進(jìn)一步，這種納米碳管海綿將來(lái)還可以被整合到用于生物、環(huán)境等領(lǐng)域的不同微納尺度流體控制系統(tǒng)上。
論文第一作者為北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)系薛亞輝博士，段慧玲教授和曹安源教授為共同通訊作者。上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
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