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塑料是現代社會不可或缺的材料，但其在機械、熱、電性能方面的先天不足，限制了它在電子器件熱管理等高端領域的應用。碳納米管憑借超高的機械、熱、電性能，被視為提升塑料性能的理想增強體。近日，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所等開發出一種可規模化制備的原位碳納米管—聚合物融合與熱加工工藝，成功制備出兼具超高性能與優異加工性的碳納米管超級塑料（CNTSP）。該材料實現了定向高熱導、高強高導的特性，且可通過3D打印、熱壓成型制備成各類結構，為電子器件高效熱管理提供了全新解決方案。研究團隊采用浮動催化劑化學氣相沉積法制備出長碳納米管網絡，將其浸入聚酰胺6（PA6）/甲酸溶液中，實現了高達59wt%的碳納米管負載。該過程既保留了碳納米管原有的高長徑比，又促使其與聚合物分子發生自發融合，有效提升了碳納米管的取向度與堆積密度。這種特殊的微觀結構賦予了碳納米管超級塑料卓越的熱學性能，且呈現出高度定向的傳熱特性。同時，該材料還兼具優異的力學與電學性能。團隊通過一系列實驗驗證了CNTSP在熱管理領域的優異應用潛力。更重要的是，該工藝具有良好的通用性，除PA6外，還可拓展至聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯腈（PAN）、聚碳酸酯（PC）、聚醚酮酮（PEKK）等多種工程塑料，制備的系列CNTSPs材料的熱、電性能均較純聚合物提升兩個數量級以上，且保持優異的加工性，不僅滿足了航空航天、新能源等不同領域的高性能材料需求，也開拓了高性能聚合物基復合材料研發新方向。相關研究成果發表在《國家科學評論》（National Science Review）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的支持。論文鏈接碳納米管超級塑料的制備工藝與原理碳納米管超級塑料的可塑性與3D打印成型工藝碳納米管超級塑料的熱管理應用