Carbon：兼具优异导热性和机械强度的高度取向且致密的碳纳米管薄膜

许多场景下，工业应用中的柔性导热材料都需要兼具优异导热性和机械强度，但满足这一要求仍然面临巨大挑战。

10月2日，华东理工大学机械与动力工程学院王健农教授报道了高度排列且致密的碳纳米管薄膜，且具有优异导热性和机械强度。

文章要点 

1. 制备了具有高度取向排列和超高密度（1.59 g cm-3）的碳纳米管薄膜。

2. 制备的碳纳米管薄膜具有558.06-700.15 W m-1 K-1 的高热导率和2.74-2.95 GPa的机械强度，优于之前报道的大多数碳基材料。

3. 优异的导热性和机械强度归因于高度的取向排列和超高密度。

文章中具体展示了高度排列的碳纳米管薄膜的简便制备工艺，包括连续生产中空圆柱形CNT组件，然后通过优化缠绕速率和进一步的拉伸-压制过程对CNT进行原位排列。

得益于由此产生的高度取向的碳纳米管阵列和超高密度（1.59±0.05 g cm-3），碳纳米管薄膜同时具有558.06-700.15 W m-1 K-1的高热导率，4870±150 S cm-1的电导率，2.74-2.95 GPa的机械强度，以及55.2-58.9 GPa的杨氏模量。

如此高的热性能和机械性能的结合对于碳基导热材料来说是非常难得的。此外，即使经过500次弯曲试验，碳纳米管薄膜材料的结构和机械衰减也可忽略不计。该研究为开发适用于恶劣条件下的新型导热材料提供了一种有效的策略。

参考资料：

Hang Zhan, Jian Nong Wang, et al, Highly Aligned and Densified Carbon Nanotube Films with Superior Thermal Conductivity and Mechanical Strength, Carbon, 2021

DOI：10.1016/j.carbon.2021.09.069

Carbontech编译整理。