单个碳纳米管（CNT）和石墨烯具有独特的机械和电学性能；然而，由于物理尺寸有限，组件分散程度有限以及各种结构缺陷，它们的宏观组装性能并未达到预期。在这里，提出了一种用于新型混合纤维的最先进的组件，该纤维具有多种多功能应用所需的特性。通过溶液处理组装的简单有效的 CNT 和氧化石墨烯 (GO) 的多维纳米结构提高了组件的界面利用率。柔性 GO 沿着 CNT 的形状有效地插入纳米管之间，从而减少了空隙，增强了取向，并使元素之间的接触最大化。微观结构由元素含量比和尺寸精细控制，最佳平衡提高了机械性能。混合纤维同时表现出卓越的强度 (6.05 GPa)、模量 (422 GPa)、韧性 (76.8 J g–1 )、电导率 (8.43 MS m –1 ) 和结强度效率 (92%)。此外，通过调整GO含量，表面和电化学性能得到显着改善，进一步扩大了应用范围。这些混合纤维有望提供一种策略，以克服现有纤维在满足纤维行业应用要求方面的局限性。
图文简介
CNT 和 CNT/GO 溶液的液晶 (LC) 行为，以及溶液纺丝过程。
CNT和G-CNT纤维及其宏观性质。a) 用 40 孔喷嘴纺制的直径为 80 µm 的 G-CNT 纤维。b）G-CNT 纤维（单丝）的横截面和 c）加捻和打结的 G-CNT 纤维（单丝）的 SEM 图像。比例尺为 10 µm。d) 应力-应变曲线，e) 拉伸强度，f) 模量，g) CNT 和 G-CNT 纤维的韧性。h) 与 CNT、石墨烯基复合材料和混合纤维相比，作为拉伸模量函数的拉伸强度。i) CFs 和 CNT 纤维的电导率与拉伸强度的函数比较。j) 比较多功能应用所需的纤维特性的雷达图。特性被归一化为纤维中的最高值。
CNT和G-CNT纤维的微观结构。a) CNT 和 G-CNT 纤维的微观结构示意图。b) CNT 和 G-CNT 纤维的 2D SAXS 和 WAXS 图案图像。c) 空隙沿纤维轴的错位角。d) 空隙的长度和孔长度。e) CNT 沿纤维轴的取向因子。f) XRM 观察到的内部空隙的体积百分比和纤维的比密度。
CNT和G-CNT纤维的表面性质和电化学分析。a) CNT 纤维、b) GO 含量为 20% 的 G-CNT 纤维、c) GO 含量为 40% 的 G-CNT 纤维的 SEM 图像。比例尺为 1 µm。d) IFSS 测量示意图。e) CNT 和 G-CNT 纤维的 IFSS。f) CNT 和 GO 的 XPS 光谱。g) CNT 和 G-CNT 纤维系列的 CV 曲线（插图：具有 50% GO 含量的 G-CNT 纤维在 50 到 1000 mV s -1的扫描速率下的 CV 曲线）。h) CNT 和 G-CNT 纤维系列在高频区域的奈奎斯特图（插图：低频区域的奈奎斯特图）。i) 左：拐点频率；右：CNT和G-CNT纤维系列的比电容。
论文信息
论文题目：Ultrastrong Hybrid Fibers with Tunable Macromolecular Interfaces of Graphene Oxide and Carbon Nanotube for Multifunctional Applications
通讯作者：Bon-Cheol Ku
通讯单位：韩国科学技术研究院 (KIST) 先进复合材料研究所
本文来自高分子能源，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
