在直接墨水写作过程中,影响碳纳米管在柔性和轻质复合带中的定向的因素
Naw Blessing Oo1, Nikita Kumari1, Maireyee Bhattacharya1
1Laboratory for Organic Electronics, Division of Materials Science, Nara Institute of Science and Technology, 8916-5 Takayama-cho, Ikoma, Nara 630-0192, Japan.
ACS omega
|June 30, 2025
概括
直接墨水写作 (DIW) 精确地控制碳纳米管 (CNT) 的方向,以增强材料性能. 这项研究优化了DIW参数,以显著提高CNT复合材料的热和电导率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 直接墨水写作 (DIW) 是一种多功能制造方法,用于创建有图案的结构.
- 控制纳米材料在印刷结构中的对齐对于优化其性能至关重要.
研究的目的:
- 为了研究影响碳纳米管 (CNT) 定向在DIW打印线条的因素.
- 为了将CNT对齐与增强的热和电导率相关联.
- 根据油墨特性和打印参数,开发一个理论模型来预测CNT对齐.
主要方法:
- 制造具有不同组成和分散品质的CNT/聚合物复合油墨.
- 在控制湿度的基板上DIW打印线条图案.
- 使用拉曼光谱的CNT方向的表征.
- 测量印刷样本的热和电导率.
- 开发一个理论模型,将剪切应力,油墨粘度和绘图参数联系起来.
主要成果:
- 通过3.72.7的拉曼强度比,实现了最佳的CNT方向.
- 材料性能显著改善:热导率增加3.8倍 (109 W/mK) 和电导率提高57.7倍 (1733 S/cm).
- 一个理论模型成功地分析了受印刷针内剪切应力影响的CNT对齐.
结论:
- DIW 参数显著影响 CNT 方向和随后的材料性能.
- 优化的DIW工艺可以导致热和电导率的大幅提高.
- 开发的理论模型为理解和控制增材制造中的纳米材料对齐提供了一个框架.
