中國粉體網(wǎng)訊  北京大學工學院力學與工程科學系、湍流與復雜系統(tǒng)國家重點實驗室、應用物理與技術研究中心段慧玲教授課題組與工學院材料系的曹安源教授課題組合作，在利用納米碳管海綿開發(fā)可壓縮性電毛細抽吸功能材料方面取得重要進展。相關研究成果于近日在線發(fā)表于《先進材料》上（A Switchable and Compressible Carbon Nanotube Sponge Electrocapillary Imbiber）。

    在納米通道內(nèi)實現(xiàn)有效且可控的流體輸運，對于研發(fā)可用于生物技術或者環(huán)境能源等領域的高性能納米尺度流體器件和系統(tǒng)具有重要意義，也是目前國內(nèi)外學者研究的熱點。對此，找到合適的抽吸材料非常關鍵：很多孔隙介質(zhì)（如多孔二氧化硅、聚合物、紙張和巖石等）都表現(xiàn)出對水的自發(fā)抽吸現(xiàn)象，然而在這些材料內(nèi)的抽吸過程通常缺乏可控性。段慧玲教授課題組之前發(fā)表在《自然•通訊》上的研究工作首次利用電毛細效應在較低的電壓下（-1 V）實現(xiàn)了納米多孔金內(nèi)的可控抽吸；不過由于金自身的親水性質(zhì)，納米多孔金需要預先充滿油以表現(xiàn)出疏水性質(zhì)，這顯著降低了抽吸過程的流動速率。

    發(fā)表于《先進材料》上的工作首次證實了具有三維可導電多孔結(jié)構(gòu)的納米碳管海綿是一種高性能的納米多孔毛細抽吸材料。納米碳管海綿具有輕質(zhì)、導電、疏水、高孔隙率和柔性等特性，這些特性使其非常適合用于開發(fā)可調(diào)控的電毛細抽吸器件。在較低的電壓（-0.52 V）下，水便可以開始被抽吸到納米碳管海綿內(nèi)，且抽吸的速率可以通過電壓大小進行調(diào)節(jié)，最大抽吸速率可以到達納米多孔金內(nèi)的20多倍，而整個抽吸過程還可以被可逆的開關控制。通過氣相沉積制備的納米碳管海綿可以很容易地整合到毛細系統(tǒng)，用作可精細控制的毛細泵。另外，碳管海綿可以被壓縮到不同程度并保持抽吸功能，因此可用于制備具有不同需要孔徑的可變形抽吸介質(zhì)。更進一步，這種納米碳管海綿將來還可以被整合到用于生物、環(huán)境等領域的不同微納尺度流體控制系統(tǒng)上。

    論文第一作者為北京大學工學院力學系薛亞輝博士，段慧玲教授和曹安源教授為共同通訊作者。上述研究工作得到了國家自然科學基金的支持。