上海硅酸盐研究所材料科学与工程 章鱼状碳纳米材料

成果简介

一维导电纳米线是高效渗透网络的理想组件，可用于构建可穿戴电子产品中的高导电可拉伸弹性体。由于导电纳米线和弹性体基质之间的界面应力集中，渗流网络经常遇到高导电性和高拉伸性（“双高”）之间的权衡。本文，上海硅酸盐所黄富强研究员团队等在《Carbon》期刊发表名为“Octopus-like carbon nanomaterial for double high stretchable conductor”的论文，研究受章鱼结构的启发，提出了一种铆接在碳球上的碳纳米管（CNTs-CS）的分层碳纳米结构，以综合结合高导电性和高拉伸性。

作为“章鱼体”，碳球锚定在弹性体基质中，使拉伸应力分布均匀。作为“章鱼脚”，高导电性碳纳米管在拉伸应变下保持稳健的连接状态，确保了高效渗透网络的产生。可拉伸导体（Dragonskin 中的 CNTs-CS）表现出良好的导电性（1.7×104 Sm-1 )、拉伸性(>550%)和机械稳定性(>5000次循环)。可拉伸导体已成功组装在许多可拉伸电子设备中，包括基于 LED 的照明系统在各种变形下没有明显的亮度变化，以及在检测人体体征方面表现出优异传感性能的应变传感器。这种独特的设计策略揭示了可穿戴电子产品的巨大应用前景。

图文导读

图1。用于可拉伸导体的 CNTs-CS 纳米材料的示意图和微观结构表征。

图2。CNTs-CS/Dragonskin 可拉伸导体的机电性能

图3。CNTs-CS/Dragonskin 可拉伸导体的机理分析与模拟

图4。CNTs-CS/Dragonskin可拉伸导体的应用演示

小结

综上所述，通过将水热反应与进一步的CVD生长相结合的两步策略合成了一种多维章鱼状纳米结构碳，该碳由原位铆接在碳球上的碳纳米管组成。这种材料被用作高效的渗透网络，以克服“双高”挑战（高导电性和高拉伸性）。这种优异的材料成功应用于基于 LED 的照明系统，在各种变形下亮度没有明显变化，应变传感器在检测人体体征方面表现出优异的传感性能。这种类似章鱼的多维碳材料在可穿戴电子产品上显示出巨大的潜力。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.08.023