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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：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-10-19 10:23:42 瀏覽次數： |
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（A）長(cháng)在銅線(xiàn)上的納米碳管海綿；（B）原生和壓縮后的海綿樣品在電勢控制下毛細抽吸 北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)與工程科學(xué)系、湍流與復雜系統國家重點(diǎn)實(shí)驗室、應用物理與技術(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(xiàn)發(fā)表于《先進(jìn)材料》上（A Switchable and Compressible Carbon Nanotube Sponge Electrocapillary Imbiber）。
在納米通道內實(shí)現有效且可控的流體輸運，對于研發(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具有重要意義，也是目前國內外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。對此，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）都表現出對水的自發(fā)抽吸現象，然而在這些材料內的抽吸過(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效應在較低的電壓下（-1 V）實(shí)現了納米多孔金內的可控抽吸；不過(guò)由于金自身的親水性質(zhì)，納米多孔金需要預先充滿(mǎn)油以表現出疏水性質(zhì)，這顯著(zhù)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)了具有三維可導電多孔結構的納米碳管海綿是一種高性能的納米多孔毛細抽吸材料。納米碳管海綿具有輕質(zhì)、導電、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)可調控的電毛細抽吸器件。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，且抽吸的速率可以通過(guò)電壓大小進(jìn)行調節，最大抽吸速率可以到達納米多孔金內的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系統，用作可精細控制的毛細泵。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家自然科學(xué)基金的支持。
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