韩国科学技术研究院Jun Yeon Hwang课题组--超薄聚多巴胺和单层石墨烯分子工程聚苯胺用于全固态柔性微型超级电容器

这里，为了降低碳纳米管纤维的接触电阻，对其进行宏观致密化与杂原子掺杂，两者间的协同效应可以实现这一目的。具体来讲，通过高温热掺杂结合等离子体处理，将硼和氮原子引入到碳纳米管的六方碳晶格中。此外，选择氯磺酸在碳纳米管的侧壁上提供选择性季氮组分。在此过程中，碳纳米管纤维的致密化程度进一步提高，也就减少了碳纳米管间电子转移的跳跃或隧穿距离。实验结果表明，该碳纳米管纤维实现了高达5896 Sm2/kg的高电导率。通过非均相导电模型的机理研究证明，碳纳米管纤维的电势垒高度降低。这些结果为使用碳纳米管纤维作为导电材料迈出了实质性的一步。

Figure 1.（a）碳纳米管纤维的硼、氮掺杂和致密化的示意图。（b）碳纳米管侧壁引入硼和氮的键合结构。1200℃温度下热掺杂硼氮共掺杂、氮等离子体处理后，碳纳米管纤维的(c) B 1s和(d) N 1s XPS光谱。

Figure 2. 不同类型碳纳米管纤维的比电导率比较。(a)仅热处理，(b)掺硼，(c)热处理后致密化，(d)掺硼并致密化后的碳纳米管纤维。

Figure 3．用x光显微镜对大尺寸内部空隙进行无损成像。(a)通过三维重建图像进行内部空隙分布分析(尺寸10x10x40 mm)。热处理温度(HTT)为1200℃。（b）碳纳米管的纵剖面2D图像。

Figure 4．（a)热处理和(b)硼掺杂的碳纳米管纤维的横截面高分辨透射电镜图像。在硼掺杂的情况下，在1600℃时就开始发生石墨化。

Figure 5.（a）碳纳米管纤维的比电导率。（b）碳纳米管纤维的比拉伸强度与比电导率的阿什比图。

该研究工作由韩国科学技术研究院Jun Yeon Hwang课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：Carbon nanotube fibers with high specific electrical conductivity: Synergistic effect of heteroatom doping and densification。