范守善院士团队：全新碳纳米管复合材料，并实现大面积制备！

科技 2024-12-20 16:31 河北

由清华大学纳米中心研究团队成功开发了一种基于碳纳米管的超强吸收率复合涂层，该涂层技术克服了以往吸收体在极端环境下性能衰减和易破损等问题，实现了在高低温、水流冲击、反复机械划擦以及长期户外暴露等恶劣条件下仍能保持超过99.9%的吸收效率，为能源收集、隐身技术、太空探索等高技术领域带来了新的解决方案。

这项研究的核心在于通过将碳纳米管与碳黑颗粒和环氧树脂相结合，形成了一种全新的复合材料，并通过通用的喷涂工艺，实现涂层的大面积制备，且在极端条件下展现出卓越的耐久性和稳定性。这种复合材料中的碳纳米管起到了双重作用：一方面作为涂层内的吸收体，另一方面则作为连接碳黑颗粒的桥梁，从而在涂层内部形成了多尺度的全碳基纳米结构。该涂层的制备过程采用了喷涂技术，使得生产变得简单、成本效益高且易于实现大规模生产。在喷涂过程中，碳纳米管和碳黑颗粒被树脂包裹，形成了一种具有多孔纳米结构的涂层表面。这种结构极大地提高了涂层的吸收性能，并且由于树脂的引入，涂层的耐久性和稳定性也得到了显著提升。

实验结果表明，该涂层在可见光到红外光谱范围内均表现出优异的吸收性能，涂层的反射率可低至0.01%，几乎实现了完美吸收。此外，通过标准的ASTM D3359和UMT测试，证明了该涂层还具有良好的机械稳定性和耐磨性，能够承受摩擦、刮擦等机械损伤，并保持吸收性能稳定。

此外，该研究团队还证明了这种涂层可以在高温-液氮的热冲击和循环实验中保持机械性能和吸收新能稳定。而在水流冲击和长时间户外暴露等实验条件下，该涂层产品依然可以保证光吸收的稳定性和耐久性，从而在实际应用中具有更广泛的适用性。

该研究由清华大学纳米中心范守善院士团队与中国计量科学研究院郝小鹏研究员共同完成，这项研究成果不仅为极端环境下的光吸收材料的制备提供了新的解决方案，还为碳纳米管在复合材料领域的应用开辟了新的方向。未来，这种新型碳纳米管复合涂层有望在太阳能收集、热管理、隐身技术等领域发挥重要作用。

原文：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119900

信息来源：Carbontech

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