Les nanotubes de carbone sont une super - matière potentiellement très prometteuse et constituent une base idéale pour la construction de structures superpuissantes et de dispositifs semi - conducteurs à base de carbone.L 'assemblage de nanotubes de carbone en macroscopes (fibres, films, mousses, etc.) est l' un des principaux moyens de réaliser des applications macrométriques de nanotubes de carbone.

Les fibres de nanotubes de carbone sont des ensembles continus monofilamenteux de nanotubes de carbone qui peuvent être utilisés non seulement seuls, mais aussi en tant que macroscopes de nanotubes de carbone présentant le plus d 'intérêt, par le tissage d' un film mince bidimensionnel ou d 'une structure tricotée tridimensionnelle.Au cours des 20 dernières années, on s' est employé à développer le procédé de filage continu de fibres de nanotubes de carbone, à mettre en évidence la relation entre le processus, la structure et les performances des fibres de nanotubes de carbone et à développer les applications techniques des fibres de nanotubes de carbone.

De nombreuses études ont montré que les fibres de nanotubes de carbone ont de très vastes perspectives d 'utilisation dans des composites intégrés à fonction structurelle, des dispositifs énergétiques fibreux, des muscles artificiels et des cables conducteurs légers.Il est toutefois regrettable que les nanotubes de carbone, de nanotubes de carbone monoraciques de nanotubes de nanotubes de carbone à fibres de nanotubes de carbone macro - dimensionnelles, produisent moins de 10% d 'efficacité dans les propriétés de force, d' électricité, de chaleur, etc., ce qui limite l 'application technique des Nanotubes de carbone.La compréhension et la clarté de la relation entre le processus, la structure et les performances des nanotubes de carbone sont essentielles pour améliorer encore les performances des nanotubes de carbone.

Li qingwen, chercheur à l 'Institut de recherche sur les nanotechnologies et les nanoformes de l' Académie chinoise des sciences, a entrepris de nombreux travaux de recherche fondamentale et de développement appliquée dans le domaine des nanotubes de carbone depuis sa création en 2007.Récemment, l 'équipe a été invitée à rédiger un document de synthèse dans le journal Advanced Materials (Doi: 10.1002 / Adma. 201902028), dans lequel elle a passé en revue les travaux de recherche fondamentale sur les nanofibres de carbone réalisés au cours des deux dernières décennies et a défini les grandes orientations du développement futur des nanofibres de carbone.

Un examen de l 'évolution des fibres de nanotubes de carbone permet de constater que notre pays a entrepris des études internationales plus t?t sur les nanotubes de carbone.En 2000, pour la première fois, des scientifiques fran?ais ont fait état de la préparation de matériaux fibreux continus à teneur en nanotubes de carbone supérieure à 50% par le biais du procédé de filage par voie humide, qui a ouvert la voie à une étude sur les nanotubes de carbone.M. Ajayan, professeur wudehai à l 'université de Tsinghua en 2002, en collaboration avec p. M. Ajayan, professeur à l' université de Tsinghua et professeur à l 'Institut de technologie de lensler aux états - Unis, a rendu compte pour la première fois de la fabrication de nanotubes de carbone d' environ 300 à 500 micromètres de diamet de 20 centimètres à l 'aide de procédés de dép?t chimique en phase vapeur.Des fibres de nanotubes de carbone sont préparées en continu par dép?t en phase gazeuse.Pendant cette période, des scientifiques américains ont fait état d 'un procédé de production de fibres de nanotubes de carbone pur par voie humide.En 2018, l 'équipe de Wei Fei, professeur à l' université de Qinghua, a rapporté des nanotubes de carbone de classe cm d 'une intensité de 80 GPA.總體來(lái)看，自2000年左右科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)碳納米管在宏觀尺度的纖維組裝后，碳納米管纖維的研究迅速興起，并在20年的發(fā)展中大體經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：(1)碳納米管纖維紡絲方法的探索階段——基于凝固過(guò)程的濕法紡絲、利用碳納米管垂直陣列的抽絲紡紗以及基于生長(zhǎng)過(guò)程預(yù)形成碳納米管凝膠的直接紡絲成為當(dāng)前最主要的制備方法；(2)針對(duì)碳納米管纖維宏量連續(xù)制備、基本性能提升以及功能特性開發(fā)的快速發(fā)展階段；(3)當(dāng)前碳納米管纖維的發(fā)展已進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的攻關(guān)階段，如何啃下硬骨頭需要科研工作者以及產(chǎn)業(yè)界的共同努力。

Les fibres de nanotubes de carbone présentent une structure d 'assemblage extrêmement riche selon différents procédés de filage.Par rapport à leur microstructure, l 'orientation, la densité et l' enchevêtrement des nanotubes de carbone dans les fibres déterminent les propriétés macro - physiques des fibres en raison de différences de répartition radiale des fibres, de la morphologie de surface, etc.Plus important encore, une régulation efficace du transfert de force, d 'électricité et de chaleur entre les tubes, sur la base d' une structure d 'assemblage de fibres améliorée, est essentielle pour améliorer les performances des fibres et optimiser les performances des Nanotubes monoraciques.

Dans la synthèse des progrès de l 'étude, les auteurs décrivent en détail les propriétés électriques, thermiques et électriques des nanotubes de carbone.En ce qui concerne les propriétés mécaniques, l 'amélioration sensible de la résistance à la rupture des fibres et du module d' élasticité peut être obtenue grace à la densification par solvant, à la densification mécanique, à l 'étirage graduel, à l' introduction d 'une structure de réseau polymère dans les fibres et à une connexion covalente induite entre les tubes.Dans un autre mode de réalisation, la structure d 'interface extrêmement riche à l' intérieur des fibres permet de diversifier les processus de dissipation d 'énergie de sorte que les fibres de nanotubes de carbone (ainsi que les films et les composites) présentent des propriétés dynamiques d' amortissement, de fluage, etc., qui ne sont pas disponibles dans les fibres de carbone traditionnelles, ce qui permet une combinaison rigide et économique double fonction.En outre, la structure de fils et la flexibilité exceptionnelle des fibres présentent des avantages uniques dans des domaines tels que l 'entra?nement rotatif, les bioélectrodes, etc.

Les fibres de nanotubes de carbone sont également d 'excellentes ? conducteurs ?.En ce qui concerne les caractéristiques conductrices, après l 'élargissement des canaux de transfert électronique entre les tubes par dopage, les fibres sont censées dépasser les limites des conducteurs métalliques par rapport à la conductivité électrique et présenter un avantage de développement dans la direction des conducteurs quantifiés légers; en combinaison avec le métal, la capacité de conductivité maximale des conducteurs composites peut être considérablement améliorée et les conducteurs métalliques traditionnels peuvent être remplacés par des conducteurs métalliques traditionnels dans des applications futures à hypercourant.En ce qui concerne les caractéristiques thermiques, le rayonnement thermique de la surface des fibres est particulièrement important en raison des caractéristiques d 'assemblage uniques, ce qui entra?ne une grande différence entre la conductivité thermique apparente mesurée en termes réels et la conductivité thermique réelle, laquelle se disperse rapidement en fonction de la taille de l' échantillon.à cette fin, outre l 'optimisation de la structure fibreuse afin d' améliorer le transport acoustique intertube, la mise au point de nouvelles méthodes d 'essai est un élément important de l' étude de la conductivité thermique des fibres de nanotubes de carbone.

Dans cette synthèse, l 'auteur présente des études théoriques sur les propriétés de la force, de l' électricité et de la chaleur, indiquant que les améliorations futures de la performance des fibres et la réalisation de l 'industrialisation reposent toujours sur une connaissance approfondie des relations entre la structure et la performance.En dépit d 'une série de percées dans la nature des fibres de nanotubes de carbone et de nombreux succès dans l' application des dispositifs, le processus de filage des fibres à partir de la source demeure particulièrement nécessaire.