通过界面工程调控碳纳米管纤维的纺丝过程，制备出性能前所未有的高性能铜/碳纳米管复合材料

《Advanced Fiber Materials》：Interface Engineered Spinning of Carbon Nanotube Fiber for Fabrication of Unprecedentedly High-Performance Cu/Carbon Nanotube Fibers

通过在碳纳米管纤维中加入2-吡咯啉噻吩增强界面结合，制备的Cu/PIT-CNTF在机械强度、电导率和电流承载能力上显著优于铜线，并具备优异的高温稳定性及耐弯曲、耐腐蚀和交变电流性能，适用于耳机、充电器和灯具等场景。

　　

摘要

在碳纳米管纤维（CNTF）上电镀铜（Cu）是一种有前景的方法，用于制造基于铜的导电性能以及碳纳米管纤维的轻质、高机械性能和热性能的下一代电线。然而，由于界面剪切强度低和接触电阻高，Cu/CNTF的机械性能和电性能不如铜线。本文中，将2-吡啶亚胺硫醇（PIT）这种对铜和碳纳米管纤维都具有强亲和力的物质掺入碳纳米管纤维的液晶（LC）掺杂液中，用于界面工程化纺丝。所得到的PIT-CNTF在电镀过程中使用加速剂和抑制剂，以形成铜和碳纳米管纤维之间的紧密接触。Cu/PIT-CNTF表现出前所未有的高拉伸强度（3.97 GPa）、电导率和比电导率（分别为1.07 × 10^8 S·m^-1和1.79 × 10^4 S·m^2·kg^-1），以及电流承载能力（9.41 × 10^5 A·cm^-2），这些性能分别比铜线高出14.18倍、1.88倍、2.89倍和5.80倍。基于这些优异的性能，Cu/PIT-CNTF被用作耳机、充电器和灯泡的电线，并且其电性能在高温、反复弯曲、腐蚀和交流电条件下比铜线更稳定。

图形摘要

在碳纳米管纤维（CNTF）上电镀铜（Cu）是一种有前景的方法，用于制造基于铜的导电性能以及碳纳米管纤维的轻质、高机械性能和热性能的下一代电线。然而，由于界面剪切强度低和接触电阻高，Cu/CNTF的机械性能和电性能不如铜线。本文中，将2-吡啶亚胺硫醇（PIT）这种对铜和碳纳米管纤维都具有强亲和力的物质掺入碳纳米管纤维的液晶（LC）掺杂液中，用于界面工程化纺丝。所得到的PIT-CNTF在电镀过程中使用加速剂和抑制剂，以形成铜和碳纳米管纤维之间的紧密接触。Cu/PIT-CNTF表现出前所未有的高拉伸强度（3.97 GPa）、电导率和比电导率（分别为1.07 × 10^8 S·m^-1和1.79 × 10^4 S·m^2·kg^-1），以及电流承载能力（9.41 × 10^5 A·cm^-2），这些性能分别比铜线高出14.18倍、1.88倍、2.89倍和5.80倍。基于这些优异的性能，Cu/PIT-CNTF被用作耳机、充电器和灯泡的电线，并且其电性能在高温、反复弯曲、腐蚀和交流电条件下比铜线更稳定。