隨著電子器件的小型化、智能化和使用環(huán)境的復(fù)雜化，普通的金屬導(dǎo)體材料已經(jīng)不能滿足電子器件的發(fā)展需求，研究和開發(fā)下一代導(dǎo)體材料成為研究人員的目標(biāo)之一。碳納米管因?yàn)榫哂辛己玫膶?dǎo)電性、耐蝕性、低密度和機(jī)械強(qiáng)度，是最具潛力的下一代導(dǎo)體材料。但是，由于碳納米管之間弱的范德華力和明顯電子、聲子散射，當(dāng)碳納米管組成宏觀結(jié)構(gòu)（例如碳納米管纖維和薄膜）時(shí)，電學(xué)和力學(xué)性能都會(huì)有很大的損失。目前，研究人員主要通過在碳納米管宏觀體表面沉積金屬來改善電導(dǎo)率，但該方法致使復(fù)合材料強(qiáng)度降低。

針對(duì)這一問題，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院孟祥康教授課題組通過磁控濺射工藝在碳納米管纖維表面沉積超薄的鋁-銅復(fù)合薄膜并經(jīng)退火與致密化處理，使金屬元素?cái)U(kuò)散至碳納米管纖維內(nèi)部形成納米顆粒達(dá)到降低碳納米管間的接觸電阻的目的，顯著提高了復(fù)合材料電導(dǎo)率。拉伸變形時(shí)，分布在碳納米管間的顆粒起到“橋接”的作用，分布在頂端的顆粒會(huì)起到“釘扎”作用，兩種納米顆粒增加了碳納米管之間的滑移阻力，從而顯著提高了復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度和彈性模量。該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了碳納米管金屬復(fù)合材料電導(dǎo)率和強(qiáng)度的同時(shí)增加，獲得了具有超高強(qiáng)度（6.6 GPa）、彈性模量（500 GPa）和電導(dǎo)率（1.8*107 S/m）的碳納米管鋁-銅納米復(fù)合材料。

(科學(xué)技術(shù)處 攝影)

碳納米管/鋁-銅復(fù)合纖維形貌和微觀結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)率vs強(qiáng)度關(guān)系及單軸拉伸增強(qiáng)機(jī)理

這項(xiàng)工作為碳納米管復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供了新的思路并推動(dòng)了碳納米管金屬復(fù)合材料制備技術(shù)的發(fā)展。該工作以“Ultrastrong and Stiff Carbon Nanotube/Aluminum−Copper Nanocomposite via Enhancing Friction between Carbon Nanotubes”為題已在納米領(lǐng)域權(quán)威期刊Nano Letters發(fā)表（DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02332），一作和通訊作者單位均為南京大學(xué)，現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院博士生王耿潔為第一作者，操振華副研究員和孟祥康教授為通訊作者。