近期,建筑工程学院吕朝锋副教授作为重要完成人之一在《自然·纳米技术》发表了题为《Using Nanoscale Thermocapillary Flows to Create Arrays of Purely Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes》的研究论文(2013年 5月),首次报道了导体和半导体型单壁碳纳米管(SWCNT)的大规模高精度分离技术。
自1991年被日本物理学家SumioIijima教授(2010年受聘浙江大学名誉教授)发现以来,碳纳米管(CNT)在改性复合材料方面获得了广泛的应用。例如在水泥或沥青中掺入CNT之后,混凝土材料或沥青混合料可获得更好的抗冲击性、防静电、耐磨损以及温度稳定性;又如CNT增强的金属基复合材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变形能力强,这些都有利于提高钢结构的安全性能。然而,长期以来一直缺乏有效的导体和半导体CNT分离技术,从而大大制约了CNT对复合材料性能的改善能力。吕朝锋副教授参与的国际研究团队在《自然·纳米技术》论文中提出了一种薄膜封装SWCNT阵列的焦耳热“烧蚀”分离技术,即对碳管阵列进行通电,导体SWCNT的电发热效应致使附近封装薄膜发生热毛细流动从而使导体SWCNT暴露于空气,并进一步通过多个化学工艺过程成功分离导体和半导体型SWCNT。吕朝锋在这项成果中的主要贡献是建立了封装薄膜热毛细流动规律的理论预测及其控制准则,从而帮助实现对碳管分离的主动调控。
这是吕朝锋副教授在2012年4月结束“新星计划”出国访问之后,在国际合作研究方面取得的重要研究成果之一。结合此项研究工作,吕朝锋目前正在开展CNT增强沥青混合料路用性能方面的实验研究,并已取得阶段性研究进展。