研究小组在塑料薄膜上制造碳纳米管布线

碳纳米管(CNTs)的性能包括高强度、低重量、优异的导热性和导电性。这使得它们适用于增强材料、能量存储和转换设备以及电子产品等应用。尽管它们具有潜力，但事实证明，将它们合并到塑料基板上以制造柔性碳纳米管基器件具有挑战性。

日本的这项突破是在聚丙烯(PP)薄膜上涂上10μm厚的MWNT薄膜，然后将其暴露在mW紫外线激光下。结果是由MWNT和PP组合而成的导电线路科学报告．

在一份声明中，项目负责人副教授Takashi Ikuno博士说:“这种工艺可以轻松地‘绘制’可穿戴传感器的布线和柔性设备，而不需要复杂的工艺。”

研究人员将这些导线的形成归因于MWNT和PP薄膜之间热导率的差异。

当MWNT/PP薄膜暴露在激光下时，MWNT层的高热导率导致热量沿导线长度扩散，导致MWNT - PP界面温度较高，而PP薄膜其他地方温度较低。

研究小组补充说，在激光的正下方，温度最高的地方，PP扩散到MWNT薄膜中，形成厚的PP/MWNT复合材料，而在温度相对较低的激光边缘形成薄的PP/MWNT层。

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所提出的方法还允许通过改变辐照条件在同一过程中制造具有不同电阻值的碳丝，从而消除了额外步骤的需要。

将PP/MWNT薄膜暴露在高激光能量下(通过低扫描速度、大量激光曝光或使用高功率激光实现)，可以产生含有更高浓度MWNT的更粗的金属丝。因此，MWNT的低电阻率和较粗的导线降低了单位长度导线的电阻。

通过精确控制MWNT/PP薄膜在激光下的曝光，研究人员制造出了阻值范围很广的MWNT电线，从0.789kΩ/cm到114kΩ/cm。此外，这些金属丝具有很高的柔韧性，即使在反复弯曲时也能保持其阻力。

该团队补充说，由于碳纳米管的简单性、高效利用以及制造高质量电线的能力，新方法有可能实现用于柔性传感器和能量转换和存储设备的柔性碳电线的大规模制造。

“我们预计，与传统方法相比，该工艺的成本将大幅降低。反过来，这将有助于实现低成本柔性传感器，预计将有广泛的大量应用，”Ikuno博士说。