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塑料是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的材料，但其在機(jī)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(lǐng)域的應(yīng)用。碳納米管憑借超高的機(jī)械、熱、電性能，被視為提升塑料性能的理想增強(qiáng)體。近日，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所等開(kāi)發(fā)出一種可規(guī)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(yōu)異加工性的碳納米管超級(jí)塑料（CNTSP）。該材料實(shí)現(xiàn)了定向高熱導(dǎo)、高強(qiáng)高導(dǎo)的特性，且可通過(guò)3D打印、熱壓成型制備成各類結(jié)構(gòu)，為電子器件高效熱管理提供了全新解決方案。研究團(tuán)隊(duì)采用浮動(dòng)催化劑化學(xué)氣相沉積法制備出長(zhǎng)碳納米管網(wǎng)絡(luò)，將其浸入聚酰胺6（PA6）/甲酸溶液中，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)59wt%的碳納米管負(fù)載。該過(guò)程既保留了碳納米管原有的高長(zhǎng)徑比，又促使其與聚合物分子發(fā)生自發(fā)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(jié)構(gòu)賦予了碳納米管超級(jí)塑料卓越的熱學(xué)性能，且呈現(xiàn)出高度定向的傳熱特性。同時(shí)，該材料還兼具優(yōu)異的力學(xué)與電學(xué)性能。團(tuán)隊(duì)通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了CNTSP在熱管理領(lǐng)域的優(yōu)異應(yīng)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(gè)數(shù)量級(jí)以上，且保持優(yōu)異的加工性，不僅滿足了航空航天、新能源等不同領(lǐng)域的高性能材料需求，也開(kāi)拓了高性能聚合物基復(fù)合材料研發(fā)新方向。相關(guān)研究成果發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。論文鏈接碳納米管超級(jí)塑料的制備工藝與原理碳納米管超級(jí)塑料的可塑性與3D打印成型工藝碳納米管超級(jí)塑料的熱管理應(yīng)用