苍穹之烬仿生壁虎碳纳米管能够实现耐高低温超强黏附-智能黏附材料

仿生壁虎碳纳米管能够实现耐高低温超强黏附-智能黏附材料
琴葛蕾戴黎明课题组在2008年的超强仿生壁虎黏附碳纳米管的基础上研究了该粘合剂在苛刻温度下对于粘附力的影响金富力士，研究表明这种碳纳米管新型粘结材料以在-196℃下保持粘附力，而且随着热量增加而变得更粘，在418℃时粘附力是常温的2倍，在1033℃下达到6倍！这项研究建立在早期短的垂直排列碳纳米管的单面干胶带的基础上，发表在Nature Communications杂志上。到目前为止，没有其他干黏附剂能够在极端温度下工作。
测试
在测试中洪拳与咏春，在两层铜箔之间施加碳纳米管（CNT）制成的双面胶带在室温下具有约37牛顿/厘米2的粘合强度，大约与商业双面胶带相同。与市售胶带冻结或加热时失去附着力不同，CNT粘合剂的强度保持在-320℃。粘合强度在785℃时增加了一倍多爱在我心中，在1891℃时增加了六倍。如图1所示

图1 碳纳米管（CNT）粘合剂在高温和低温下的附着力增强。 （a-d）显示CNT干粘合剂的制备程序的图。 （e，f）通过等离子体蚀刻在生长的VA-DWNT阵列（SEM）节点（f）（g-j）说明在不同温度下粘附力测量的数字照片图像。 （k）侧视SEM图像，显示在1乾隆扇,033℃下测试后的结构完整性。 （1）在24和1青田人才网 ,033℃下进行测试后进行比较的CNT干胶的拉曼光谱，以及（m）相应的XPS光谱。 （n）CNT干粘合剂的粘合力的温度依赖性（红色曲线）反冲小球 。插图显示了包括杜罗液体超级胶（绿色曲线），3M聚酰亚胺胶带5413（黑色曲线）和3M410M双面遮蔽胶带（蓝色曲线）的商业胶带的粘附力的温度依赖性。
研究人员对胶粘剂的强度越来越感到惊讶，他们使用扫描电子显微镜寻找原因。他们发现，随着捆绑节点穿透表面腔体，柔性纳米管不再保持垂直对齐林汉洋，而是塌陷成网状结构。由于与塌缩的纳米管接触的表面积增加，该作用似乎增强了范德华力变装机甲。如图2所示

图2 节点引导接触模式的模型。 （a，b）分离后的CNT粘合剂的SEM图像。 （c）由虚线框选择的CNT网的放大倍数更高的视图。 （d）在与b相同的放大倍数下，原始垂直排列的双壁CNT（VA-DWNT）阵列的未对准的顶部CNT段。 （e-g）正常预加载下CNT束变形的SEM图像，（h-j）e-g的相应示意图。
研究人员进一步发现，随着温度升高到392℃以上，铜箔表面变得越来越粗糙。捆绑的末端和塌陷的纳米管渗透到表面的热引起的不规则程度更深，增加了粘附。研究人员将这种粘附机制称为“纳米互锁”。在环境温度和-320℃之间的数百次温度转换循环中，粘合剂保持强度，然后达到1891℃，并且处于冷极限和环境温度之间。用于许多测试以证明热对铜箔并不是独一无二的。该团队建议，包括聚合物薄膜和其他金属箔在内的许多其他材料的表面在施加热量时会变粗糙，使其成为此类粘合剂的良好靶材。如图3所示

图3 黏附力增强模型。 （a）CNT干粘合剂的粘合力的温度依赖性。 插图显示增强因子与温度的关系。 （b）在1,000℃下测试后，在分离的铜表面上残留的CNT的SEM图像花二军，显示温度诱导的螺旋状纳米互锁。 （c）用于比较的增强因子的计算温度依赖性。 （d）验证不同目标表面的纳米互锁模型。
小结
干燥的粘合剂不会因为表面冷却而失去附着力车卫士，但是当加热表面时，表面会变得粗糙，将纳米管物理锁定到位飞鸟伊央 ，随着温度的升高冯世纶，粘合力会更强。由于这种粘合剂在如此宽的温度范围内仍然有用，所以很有希望能够适用于太空中，在太空中，阴凉处可以是寒冷的，并且暴露在阳光下灼热。除了范围之外火爆辣椒僵尸，粘合剂还提供了可以增加其功用的特性苍穹之烬 。粘合剂传导热量和电力，并且这些性能也随温度增加。可以作为双面胶带使用时，粘合剂可以用来连接电气元件，也可以用于电气和热量管理，以提高电子产品在高温下的性能。 在室温下，双面碳纳米管胶带与商用胶带一样牢固地固定在各种粗糙表面上王泽瑞 ，包括纸张，木材，塑料薄膜和彩绘墙壁，显示出其在家用电器和爬壁机器人中作为导电粘合剂的潜在用途。
该文章题为：“Carbon nanotube dry adhesives with temperature-enhanced adhesion over a large temperature range” 链接：https://www.nature.com/articles/ncomms13450
DOI: 10.1038/ncomms13450