碳纳米管(CNTs)具有令人印象深刻的特性，在构建高性能纤维方面显示出巨大的潜力。然而，通过浮动催化剂化学气相沉积(FCCVD)法制备的碳纳米管纤维(CNTF)的拉伸强度受到基本碳纳米管之间弱相互作用的困扰。

近日，北京大学Liu Qian，Xin Gao，Jin Zhang发展了一种氯(Cl)/水(H₂O)辅助长度延伸FCCVD(CALF-FCCVD)方法来调节碳纳米管之间的相互作用，并提高宏观纤维的机械强度。

文章要点

1）与传统的铁基FCCVD系统相比，CARF-FCCVD方法获得的碳纳米管长度提高了731%。此外，由CALF-FCCVD纺丝制备的碳纳米纤维的拉伸强度达到5.27±0.27 GPa(4.62±0.24 N/tex)，达到5.61 Gpa(4.92N/tex)，超过了以往报道的结果。

2）实验测量和密度泛函理论计算表明，Cl 和 H₂O 在促进 CNT 生长方面发挥着至关重要的作用。二氯甲烷分解释放出的Cl大大加速了CNT的生长； H₂O可以去除漂浮催化剂上的无定形碳，以延长其寿命，从而进一步调节生长动力学并提高所制备纤维的纯度。

CALF-FCCVD 平台设计提供了一种强大的方法来调整直接纺丝中的 CNT 生长动力学以获得高强度 CNTF。

参考文献

Zuncheng Hu, et al, Kinetic Modulation of Carbon Nanotube Growth in Direct Spinning for High-Strength Carbon Nanotube Fibers, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c01705

https://doi.org/10.1021/jacs.4c01705