近日，韓國科學技術研究院Hyeon Su Jeong和Seung Min Kim以及首爾國立大學Chong Rae Park合作，證明了一種高效、連續的纖維紡絲方法用來生產高性能碳納米管纖維(CNTF)的可行性。該研究成果以題為“Direct spinning and densification method for high-performance carbon nanotube fibers”的論文發表在國際著名綜合學術期刊《Nature Communications》上。

在這項工作中，研究人員提出了一種優化的紡絲方法，結合濕法紡絲和直接紡絲兩種方法的優點，可以快速、連續地生產高度對準和致密化的CNTFs (圖1c)。當直接紡制的的CNTF浸入氯磺酸（CSA）中時，CNTF會膨脹，因為CSA穿透它并使CNT質子化。在此狀態下適當拉伸CNTF可重新排列纏繞CNT以改善其在軸向上的對準。然后，當CNTF浸入凝固浴中時，通過溶解性差驅動的相分離，將CSA從排列良好的CNTF中擠出，以形成具有良好排列結構的高填充CNTF。從合成碳納米管到制備高度致密、排列整齊的CNTFs，加工時間<1 min。通過對直接紡絲條件的優化，作者成功地制備了高取向和致密的碳納米管。

圖1. CNTFs紡絲方法示意圖。a濕法紡絲、b直接紡絲、c快速致密化工藝基于濕法紡絲的原理，可附加在直接紡絲工藝的末端

 表1. 具有代表性的各種CNTFs的合成條件和性能 

圖2. 致密化CNTFs的優良性能及提出的紡絲方法

　　這一工作清楚地表明，在適當的質子化度(DOP)下優化致密化工藝，以及直接紡制高強度、低缺陷CNTFs的紡絲條件，對于獲得最高的致密化效率，從而使性能得到極大的改善至關重要。通過該方法制備出來的CNTFs具有質量輕、抗拉伸、硬度大、導電性好以及高靈活性等優點，它們適用于各類高附加值的應用。