新研究发现碳纳米管显示出与水的爱恨关系

2019-11-13 10:42:28 编辑：来源：

导读碳纳米管(CNT)对于各种应用都很有价值。碳纳米管由石墨烯片制成，其卷成比人的头发小10,000倍的管子，因而具有出色的强度质量比以及出色的

碳纳米管(CNT)对于各种应用都很有价值。碳纳米管由石墨烯片制成，其卷成比人的头发小10,000倍的管子，因而具有出色的强度质量比以及出色的热和电性能。这些特性使其非常适合各种应用，包括超级电容器，互连，粘合剂，颗粒捕集和结构颜色。

新的研究揭示了CNT的更大潜力：作为涂层，它们既可以排斥水也可以将水保持在适当的位置，这对于印刷，光谱学，水传输或收获表面等应用很有用。当水滴落在碳纳米管森林上时，碳纳米管排斥水，形成一个球形。但是，当翻转时，水滴不会掉到地面上，而是紧贴表面。

该论文的主要作者，LAMP实验室的研究生Ziyu Zhou解释说：“与超疏水的表面相比，当倾斜时水滴容易掉落，而碳纳米管森林则是超疏水的，水滴既被排斥又被吸引到CNT表面。” “这是一种爱恨交加的关系。”

润湿行为的关键是使用密集且垂直堆积在表面和固有亲水性CNT表面上的CNT林。森林的高度约为100微米，并且密度很高，以至于1 cm 2区域中有超过1000亿个(10 11)CNT 。一定数量的水沉入碳纳米管下方并粘附在亲水性材料上，而其余的则被排斥成球形。

这项研究代表了碳纳米管森林的超疏水性的首次观察，碳纳米管森林的液滴可以沿表面滚动，但是当倒置时不会掉落。自然界中的其他表面(例如桃绒或玫瑰花瓣)也表现出这种润湿行为，可用于液体传输，织物涂层设计，膜选择性甚至爬壁机器人。

这种润湿行为也可以用来将CNTs构造成各种排列方式。

“先前的研究表明，在用水的情况下，碳纳米管森林是不稳定的，但实际上，水滴在这些茂密的碳纳米管森林中是稳定的，”该工业工程副教授Paul Leu博士解释说。匹兹堡大学斯旺森工程学院，论文作者。这种润湿行为可用于将CNT组装成致密的垂直阵列，表面条纹和其他可用于超级电容器，互连和其他应用的独特形状。”

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