可穿戴设备的碳纳米管线可以用现有的纤维制造工艺制成

韩博士在KERI纳米混合技术研究中心的团队通过直接应用现有的合成纤维加工方法，成功制造了“功能线”，这是可穿戴电子设备的基础

该论文发表在ACS Nano杂志上

可穿戴电子设备可以附着或佩戴在身体上，如手腕、耳朵或眼睛上，长期以来以各种形式成为我们日常生活的一部分，如智能手表、眼镜和耳机。这些设备的关键是它们必须重量轻，同时保持持久的性能

虽然已经有各种各样的努力来实现这一点，但最重要的元素之一是导电功能线，这是一种至关重要的材料

KERI的成就是一种使用单壁碳纳米管（CNT）制成的高能、轻质线材。碳纳米管是一种比钢强100倍的新型材料，其导电性可与铜相媲美。碳纳米管中的碳原子连接成六角环，形成长圆柱形，这也使其具有优异的柔韧性

特别是，CNT具有即使添加少量也能显著提高能量密度的优点，这可以大大减少电子设备中使用的重铜量

然而，碳纳米管有很强的团聚倾向，形成缠结的结构，很难使用有机溶剂和其他方法分散碳纳米管。因此，将碳纳米管应用于电子和电气设备领域需要高度先进和复杂的技术

为了解决这个问题，Han Joong Tark博士的团队首先在CNT粉末中引入了少量的强酸和添加剂，以在表面添加与溶剂相容的氧官能团

然后他们揉捏混合物，并在低温（2°C）下储存一段时间。这种方法模仿了制作面包或面条的过程，将面粉与水和添加剂混合以进行熟化。通过这样做，碳纳米管被高度功能化，表面上的缺陷结构更少，从而最大限度地提高了它们的性能

此外，加入尺寸控制在100纳米（nm）左右的氧化石墨烯，然后按照与传统合成纤维制造方法相同的工艺，将CNT浆料（涂料）通过多个小孔纺丝，在凝固浴中形成多丝

在这个过程中，尺寸可控的氧化石墨烯增强了CNT涂料的分散性，并显著减少了纺丝过程中的喷嘴堵塞。最后，带有氧官能团的碳纳米管在经过纺丝过程后，通过氢键结合成单链，形成蜘蛛网般的功能线

KERI通过韩国材料科学研究所（KIMS）的Kim Taehoon博士的团队生产了纺织超级电容器形式的CNT线，并对其性能进行了评估，证实了其出色的储能能力。此外，通过建国大学Lee Wi Hyeong教授的研究团队，证实了具有氧官能团的CNT线在检测有害气体存在方面也表现出优异的气体传感器性能

该功能可广泛应用于智能服装，如消防员灭火或国防领域

KERI的韩钟塔克博士说：“这是世界上第一项将功能化碳纳米管分散在有机溶剂中用于溶液纺丝的成就。它将推动轻量化、持久耐用的可穿戴电子设备的发展。

”通过不断的研究，这项技术可以在未来的电动汽车和无人机等移动领域取代铜线，大大提高轻量化设计和能源效率。p