近日，韩国科学技术研究院Hyeon Su Jeong和Seung Min Kim以及首尔国立大学Chong Rae Park合作，证明了一种高效、连续的纤维纺丝方法用来生产高性能碳纳米管纤维(CNTF)的可行性。该研究成果以题为“Direct spinning and densification method for high-performance carbon nanotube fibers”的论文发表在国际著名综合学术期刊《Nature Communications》上。

在这项工作中，研究人员提出了一种优化的纺丝方法，结合湿法纺丝和直接纺丝两种方法的优点，可以快速、连续地生产高度对准和致密化的CNTFs (图1c)。当直接纺制的的CNTF浸入氯磺酸（CSA）中时，CNTF会膨胀，因为CSA穿透它并使CNT质子化。在此状态下适当拉伸CNTF可重新排列缠绕CNT以改善其在轴向上的对准。然后，当CNTF浸入凝固浴中时，通过溶解性差驱动的相分离，将CSA从排列良好的CNTF中挤出，以形成具有良好排列结构的高填充CNTF。从合成碳纳米管到制备高度致密、排列整齐的CNTFs，加工时间<1 min。通过对直接纺丝条件的优化，作者成功地制备了高取向和致密的碳纳米管。

图1. CNTFs纺丝方法示意图。a湿法纺丝、b直接纺丝、c快速致密化工艺基于湿法纺丝的原理，可附加在直接纺丝工艺的末端

 表1. 具有代表性的各种CNTFs的合成条件和性能 

图2. 致密化CNTFs的优良性能及提出的纺丝方法

　　这一工作清楚地表明，在适当的质子化度(DOP)下优化致密化工艺，以及直接纺制高强度、低缺陷CNTFs的纺丝条件，对于获得最高的致密化效率，从而使性能得到极大的改善至关重要。通过该方法制备出来的CNTFs具有质量轻、抗拉伸、硬度大、导电性好以及高灵活性等优点，它们适用于各类高附加值的应用。