四种连续的状态(a)碳纳米管粉末在甲酚基溶剂中(b)铸造薄膜的稀释分散,(c)用于涂层、绘画、丝网印刷或复合制作的浓浆糊(d)3d打印自立凝胶(e)很容易转换成各种形状的团状可聚物。来源：西北大学Jiaxing Huang课题组

      西北大学的黄教授已经准备好重新点燃碳纳米管的研究。他使用的是一种普通的化学物质，这种化学物质曾被用于家庭清洁剂。

      通过使用一种廉价的、已经大量生产的、简单的溶剂——甲酚，黄教授已经发现了一种方法，可以使分散的碳纳米管达到前所未有的高浓度，而不需要添加添加剂或化学反应来修饰纳米管。令人惊讶的是，黄教授还发现，随着纳米管的浓度增加，材料从很稀的分散液变成浓的糊状物，之后成为一种自立的凝胶，最后是一种可以被塑型的团状物。

      这项研究5月14日发表在Proceedings of the National Academy of Sciences杂志上。

      西北大学工程学院材料科学与工程学黄教授说：“由于它们独特的机械、热能和电性能，碳纳米管已经吸引了许多应用领域的关注，但经过几十年的研究和发展，热度已经消退。”

      研究热度消退的原因是什么?碳纳米管难以处理是众所周知的，尤其是大量的碳纳米管。它比人的头发还要细1万倍，但它比钢更结实，而且比铜的传热和导电性都要好得多。但是，大多数产品通常以粉末的形式产生，纳米管会扭曲并聚集在一起。这种复杂性是该材料广泛应用的主要障碍。 

这种基于碳纳米管的团状物可以被转换成任意形状，比如冷轧之后自立的带状物。来源：西北大学黄教授课题组

      黄教授说：“聚集的碳纳米管很难在溶剂中分散，如果得不到很好的分散，那么你将无法制造出高质量的纳米管薄膜。”

      为了克服这个问题，以前的研究人员使用添加剂来涂覆纳米管，通过化学方式改变了碳纳米管的表面，并迫使它们分离。尽管这些方法确实有效，但它们会留下残留物或改变纳米管的表面结构，从而削弱它们理想的特性。

      相比之下，黄教授的研究小组发现，甲酚并没有破坏碳纳米管的表面功能。而且，在分离了混乱的碳纳米管之后，研究人员可以简单地将化学物质洗掉或通过加热，直到溶剂蒸发掉。 

基于碳纳米管的团状物可以被转换成由模具决定的任意形状。来源：西北大学黄教授课题组

发现意料之外的可塑性

      在开发出一种使碳纳米管浓度变得越来越高的新方法后，黄教授和他的团队发现了这种材料的新形式。当碳纳米管的浓度增加时，材料从很稀的分散液变到到可扩展的糊状物，接着变成凝胶，最后变成一个可揉捏的团状物。这些不同的形式可以被塑造、重塑或用作3d打印的导电墨水。

      黄教授实验室的研究生、论文的第一作者Kevin Chiou说：“纳米管的团状物很吸引人，它可以很容易地塑造成任意的结构，就像玩面团一样。”

      黄教授说：“从本质上说，这种溶剂系统使纳米管的行为和聚合物一样，看到基于甲酚的溶剂使一度难以处理的碳纳米管和普通塑料一样有用，这真是令人兴奋。”