研究人员使用3D打印技术，打印单臂碳纳米管

南极熊导读：单壁碳纳米管具有优异的电子、机械、力学等性能，尤其是对电子和空穴都具有超高的迁移率，因此，国际半导体路线图委员会认为该材料是未来，最有前景的新型器件材料。然而现阶段想要制备该材料依然存在技术难题。

△该研究的主要作者王刚，发现了一种生产它们的新方法

2022年9月2日，美国伊利诺伊大学（UIUC）的Lyding科研团队，发现了一种高效、可持续的3D打印单壁碳纳米管薄膜方法，这是一种多功能、耐用的材料，可以改变我们探索太空、飞机设计和可穿戴电子技术的方式。

这种小而强大的材料，由直径在1到2纳米之间的碳基管制成，几十年来一直受到研究人员的仔细研究。

贝克曼先进科学技术研究所前研究员王刚说：“我们受到了可以创造一种轻质，又像金属一样坚固和导电材料的设想启发。经过多次尝试，我们选择了基于3D打印机的打印方式，生产出性能优异、效率高的单臂碳纳米管薄膜。”

△他的研究报告已发表在Nano-Micro Letters，题目为《具有出色导热性和电磁干扰屏蔽性能的，可印刷对齐单壁碳纳米管薄膜》（传送门）

这种工艺易于扩展且对环境友好。放弃聚合物，转而采用由碳粉、墨水和3D打印机组成的更简单的配方，使团队能够制造出，比现有材料版本更坚固、更耐用的碳纳米管薄膜。

电气和计算机工程教授Joseph Lyding说：“我们从这些碳纳米管中看到了令人难以置信的特性，他多年来一直在研究和发表有关这种材料的文章。”

△这种高效、可持续的3D打印单壁碳纳米管薄膜的方法，足以适应航空航天和穿戴电子设备的理想材料

研究人员说，碳纳米管像原木一样躺在它们的两侧，大量聚集形成厘米到米大小的薄膜。Lyding解释道：“将碳膜想象成一块布，而碳纳米管是布中的单独线。唯一的区别是我们可以用肉眼看到衣服上的单根线。”

王说：“虽然比线细约10万倍，但碳纳米管与羊毛、棉花和毛毡具有共同的特性。这种材料的机械柔韧性是可穿戴电子设备的理想特性，即使在经历某种强度的“弯曲、扭曲和揉捏等变形后也不会断裂。”

作为贝克曼研究所的现任研究员，Lyding将该项目的成功归，功于该研究所的世界级设施和协作环境。

△Lyding与研究小组

从航空航天到教室实验
鉴于使用粉末、墨水和3D打印创建薄膜的简单方法，该技术的直接应用不仅在航空航天，还可以在UIUC教室中大放异彩。

2022年春季，Lyding将该技术纳入了由他开发的本科课程——电气和计算机工程481：纳米技术。其中包含由Dane Sievers领导的独特实验室体验，允许学生打印自己的碳纳米管结构并测量物理特性，如热和导电性。

Lyding说：“学生们真的很喜欢这样，尤其是动手实验。对于他们的研究是激励性的，它激发了一些学生自己都不曾知晓的潜力。”