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  碳納米管和石墨烯具有較好的力學(xué)性能和柔韌性、高電導(dǎo)、高熱導(dǎo)等一系列優(yōu)異特性，將納米碳材料作為原材料，用于組裝/制備新型的高強度、結(jié)構(gòu)-功能一體化的宏觀纖維材料已經(jīng)由大量報道。

  浙江大學(xué)高超教授近期在Nano-Micro Letters 上發(fā)表綜述文章，總結(jié)了碳納米管基和石墨烯基宏觀纖維的組裝方法，比較了這些纖維材料的力學(xué)性能，分析了力學(xué)性能的影響因素，最后一維碳納米管基和石墨烯基宏觀纖維的發(fā)展進(jìn)行了展望。

圖 1  a) 基于聚合物凝聚紡絲法紡絲CFs的實驗裝置示意圖， b)CF的SEM圖，c)在襯底上沉積的色帶（黑色箭頭表示主軸），d) DNA-SWNT纖維的SEM圖，e) 覆蓋DNA的SWNT管束橫截面的放大圖像，f)一個10米長的MWNT纖維纏繞在螺旋形階梯上。

圖 2   a) 偏光顯微鏡觀察的分散在123%硫酸中的單壁碳納米管，b) 碳納米管a -1/2方向的場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FEGSEM）圖像，c)混煉和擠出整齊的單壁碳納米管纖維的儀器設(shè)備，d)從毛細(xì)管中擠出的單壁碳納米管液體流， e)一個30米長的水固化單壁碳納米管纖維卷軸。

圖 3  a) 纖維低倍SEM圖， b) 纖維高倍SEM圖， c,d)  中空的橫截面的SEM圖像，e)折疊絲帶的SEM圖像，f)固體纖維的SEM圖像。

圖 4  a )鎢絲浸入單壁碳納米管膠體溶液的光學(xué)照片（上插圖；刻度欄5毫米)；在撤出過程中形成的單壁碳納米管纖維（主面板；刻度桿10毫米）；下部插入SEM圖像是在虛線圈中放大的單壁碳納米管纖維（刻度桿10毫米）b) SWNT纖維的實驗裝置和形成機理圖。

圖 5  a) 從獨立碳納米管陣列中拉出的單個CF , b) 碳納米管陣列的放大圖像, c)碳納米管陣列的SEM圖像，d) a)中紗線的掃描電鏡圖像(插圖是一個單線程的CFS的TEM圖像)，e) CF的低倍SEM圖像，f) CF的高倍SEM圖像，g)CF在鎳絲周圍形成一個環(huán)，然后扭曲， h)雙捻光纖的SEM圖像。

圖 6  a) 人的頭發(fā)和兩種生長的單壁碳納米管纖維的光學(xué)圖像，b) CF的低放大倍的SEM圖像，c) CF的高放大倍的SEM圖像，d) 單壁碳納米管纖維的頂視圖的HRTEM圖像，e) 主軸對準(zhǔn)25的直接紡絲工藝圖，f) 爐軸線正常時的直接紡絲工藝圖，g) 從主軸（左）到第二個主軸（右）CFS缺口照片，h) 低放大率下的CF的掃描電鏡圖像，i) 高放大率下的CF的掃描電鏡圖像，j) 從爐中取出的扭曲的CF，k) CFs彎曲引起的扭結(jié)的SEM圖像，l) CFs反手結(jié)的SEM圖像。

圖 7  a)  2mm厚的碳納米管薄膜制成的200nm厚CF的SEM圖像，b) 左邊示意圖說明了加捻過程對薄膜延伸率的影響，右邊分別為薄膜的無應(yīng)變和應(yīng)變部分的SEM圖像，c) 彈簧狀CNT的紡紗工藝圖解，d) 一個4.4mm長的、高度一致的、完全排列的繩索的SEM圖像，e) Fermat型卷軸的SEM圖像，f) Archimedean型卷軸的SEM圖像，g) 雙阿基米德型卷軸的SEM圖像，（插圖中分別可以說明）；h,i) Si3N4NT@MWNT的雙卷紗的SEM圖，較亮的區(qū)域為多壁碳納米管，j) TiO2@MWNT紗的SEM圖，k) 95% LiFePO4@MWNT紗反手結(jié)的SEM圖，l) 兩個88% SiO2@MWNT紗之間的卡里克彎結(jié)，m) 縫在芳綸織物上的85% TiO2@MWNT紗的照片。

圖 8   a) 拉伸-干燥紡絲工藝示意圖和紡線狀DWNT纖維的光學(xué)圖像，b,c) CNT棉纖維的掃描電鏡圖像，d) 用金剛石拉絲模拉制CNT薄膜的纖維成形示意圖。

圖 9  a) 具有手性相指紋結(jié)構(gòu)的GO水性分散體的POM觀察，b,c) GO手性液晶的低溫SEM圖像和POM織構(gòu)，d) GF的緊結(jié)，e,f) 使用多孔噴絲板生產(chǎn)GO紗線的照片，g) POM觀察的凝膠態(tài)光纖GO的雙折射，h) GO纖維的SEM圖，i) GO纖維的放大截面。

圖 10   A)GO纖維組裝過程的SEM圖像，B) 濕法紡絲GO纖維的裝置示意圖，C) 濕法紡絲GO纖維的組裝機理。

圖 11  a) GO多孔纖維的制備方案，f) GO中空纖維的制備方案，b) GPFs折疊的SEM圖，c) GPFs拉伸的SEM圖，d) GPFs斷口形貌的SEM圖，e) GPFs的核殼結(jié)構(gòu)模型圖，g) 凝固浴中GO-HFs的照片，i) 自然干燥的GO-HFs的照片，h) 自然干燥的GO-HFs的SEM圖，j) 鏈狀的GO-HF的照片。

圖 12  a)同軸紡紗過程示意圖，b) 濕GO@CMC纖維的放大圖，d) GO@CMC纖維的放大圖，c) 濕GO@CMC纖維的POM圖表明核鞘結(jié)構(gòu)和核心中對齊的GO表面，e) RGO@CMC同軸光纖的宏觀照片，f) 兩種完整的棉纖維同軸纖維，g) 基于兩同軸光纖制作的超級電容器裝置，h-j) 同軸光纖的掃描電鏡圖像，k) 橫截面掃描電鏡圖像，l) 一個兩層YSC側(cè)視圖，m) 一個兩層YSC結(jié)的掃描電鏡圖像。

圖 13  a-e) LCST策略示意圖，f,g) 得到的復(fù)合纖維，h,j) GO-HPG纖維的斷口形貌，k,i) 拉伸變形機理模型，m) GO-SA纖維的側(cè)視圖。

圖 14  a) 附在硅襯底上的貽貝照片，b) 通過膠粘劑增強的一維排列的CFs的示意圖，c) 纖維紡絲過程的掃描電鏡觀察，d) 紡布的掃描電鏡觀察，e) 致密CF的高放大倍率的SEM圖像，f)h-PEI-C處理CF，g,h)CFs的力學(xué)曲線。

  論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40820-017-0151-7