像意大利面条一样容易缠结的碳纳米管可以使用一些特殊的酱汁来实现其全部潜力。
莱斯大学的科学家们只提出了酱汁，这是一种酸基溶剂，可以简化碳纳米管加工，使其更容易在工业应用中扩大规模。
Matteo Pasquali的莱斯实验室在《科学进展》杂志上报道了其发现的一种独特的酸组合，该组合有助于分离溶液中的纳米管，并将其转化为薄膜，纤维或其他具有出色电气和机械性能的材料。
该研究由研究生校友Robert Headrick和研究生Steven Williams共同领导，报告说溶剂与传统制造工艺兼容。这应该有助于它在许多应用的先进材料生产中找到一席之地。
“人们越来越意识到，增加铜，铝和镍的开采可能不是一个好主意，”Rice的A.J. Hartsook教授，化学和生物分子工程，化学和材料科学以及纳米工程教授Pasquali说。他还是基于莱斯大学的碳中心（Carbon Hub）的主任，该中心旨在促进先进碳材料的发展，以造福环境。
“但是有一个巨大的机会将碳氢化合物用作我们的矿石，”他说。“从这个角度来看，我们需要尽可能地扩大我们使用碳材料的范围，特别是当它可以用碳氢化合物等原料可持续生产的产品取代金属时。Pasquali指出，这些制造过程也会产生清洁的氢气。
“碳是丰富的，我们控制供应链，我们知道如何以对环境负责的方式将其排出，”他说。
更好的碳处理方法会有所帮助。该溶剂基于甲磺酸（MSA），对甲苯磺酸（pToS）和发烟酸，当它们结合时，比目前用于在溶液中处理纳米管的溶剂具有更低的腐蚀性。分离纳米管（研究人员称之为溶解）是一个必要的步骤，然后才能通过针或其他设备挤出，剪切力有助于将它们变成熟悉的纤维或片材。
长期以来，发烟硫酸和氯磺酸一直用于溶解纳米管而不改变其结构，但两者都具有高度腐蚀性。通过将发烟与两种较弱的酸结合，该团队开发了一种广泛适用的工艺，使纳米管产品的新制造成为可能。
“发烟液围绕着每个单独的纳米管，并赋予它一个非常局部的正电荷，”Headrick说，他现在是壳牌的研究科学家。“这种指控使他们互相排斥。
解缠后，较温和的酸进一步分离纳米管。他们发现MSA最适合纤维纺丝和卷对卷薄膜生产，而pToS是一种在40摄氏度（104华氏度）下熔化的固体，对于3D打印应用特别有用，因为它允许纳米管溶液在中等温度下加工，然后通过冷却固化。
研究人员使用这些稳定的液晶解决方案以现代和传统的方式制造东西，3D打印碳纳米管气凝胶和丝网印刷图案到各种表面上，包括玻璃。
这些解决方案还实现了可用作电极的透明薄膜的卷对卷生产。“老实说，这有点令人惊讶，效果很好，”“海德里克说。“它在第一次尝试时就完美无瑕。
研究人员指出，发烟仍然需要小心处理，但一旦用其他酸稀释，溶液对其他材料的侵蚀性就会小得多。
“我们使用的酸要温和得多，你可以将它们与普通塑料一起使用。“海德里克说。“这为许多材料加工和印刷技术打开了大门，这些技术已经在制造设施中到位。
“对于将碳纳米管集成到其他设备中，将它们作为设备制造过程中的一个步骤沉积起来也非常重要，”他说。
他们报告说，腐蚀性较小的溶液不会释放出有害烟雾，并且在生产后更容易清理。MSA和pToS也可以在处理纳米管后回收利用，从而降低其对环境的影响以及能源和加工成本。
威廉姆斯说，下一步是微调溶剂以用于应用，并确定手性和尺寸等因素如何影响纳米管加工。“我们拥有高质量，清洁，大直径的管子非常重要，”他说。
该论文的共同作者是校友Lauren Taylor和研究生Oliver Dewey和Rice的Cedric Ginestra;麻省理工学院的研究生Crystal Owens和教授Gareth McKinley和A. John Hart;校友Lucy Liberman，研究生Asia Matatyaho Ya’akobi和Yeshayahu Talmon，以色列理工学院化学工程名誉教授，以色列海法;和Benji Maruyama，空军研究实验室材料和制造理事会的自主材料负责人。
该研究得到了空军科学研究办公室（FA9550-12-1-0035，FA9550-15-1-0370，FA9550-19-1-7045），罗伯特·韦尔奇基金会（C-1668），能源部（DE-EE0007865，DE-AR0001015），美国宇航局空间技术研究所（NNX17AJ32G），美国宇航局空间技术研究奖学金（NNX14AL71H），国防科学与工程研究生研究奖学金和美国 – 以色列两国科学基金会（2016161）的支持。
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