IF 19！使用水凝聚浴制备的具有创纪录高电导率的超薄碳纳米管纤维

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超薄碳纳米管纤维（CNTFs）需要具有高电导率和载流能力，以用于可穿戴电子设备。然而，由于在湿法纺丝过程中使用的正常丙酮凝固浴中形成的核-壳结构，超薄 CNTFs 的纺丝非常具有挑战性，这限制了可应用的拉伸比。在此，通过使用高长径比的双壁碳纳米管作为原料和水作为凝固浴，打破了这一限制，将拉伸比从 1.6 提高到 54.6。因此，首次获得了等效直径为 2.68 µm 的超薄碳纳米管纤维（UCNTFs），比在丙酮凝固中纺丝的纤维（A-CNTFs）薄约 6 倍。UCNTFs 表现出高赫曼取向因子 0.99，残留氯磺酸（CSA）含量低，优异的温度稳定性和创纪录的高载流能力 1.52 × 109 A m−2。这种优异的电性能源于其超薄直径和较少的 CSA 掺杂，允许在焦耳加热时快速散热。

生物医学领域的应用

1.在神经接口与脑机融合领域，UCNTFs的超薄直径、卓越的柔韧性和生物相容性使其成为构建下一代微电极的理想材料。其尺度可与神经元突触相媲美，能极大减少植入过程中的组织损伤和免疫反应。同时，高电导率和载流能力确保了对微弱神经电信号的高保真记录与高精度电刺激的传递，为研究神经环路、治疗帕金森症或癫痫等疾病提供了更优的工具。

2.作为新型生物传感平台的核心组件，UCNTFs可被功能化修饰后，制成超微型、可植入或可穿戴的实时监测传感器。其巨大的比表面积和优异的电子传输特性，能灵敏地检测体液中极低浓度的生物标志物。结合其柔韧性，可开发成贴合皮肤或

器官表面的薄膜传感器，或编织入纺织品中，实现对生命体征、代谢状态的长期、连续、无创监测。

3.在组织工程与再生医学方面，UCNTFs可作为导电支架材料，引导特定细胞的生长与分化。例如，在神经组织修复中，定向排列的UCNTF支架不仅能提供物理支撑，其导电性还可模拟天然神经组织的电微环境，施加适宜的电刺激以促进神经元轴突的定向再生和功能恢复。同样，在心肌补片或骨骼肌工程中，掺入UCNTF网络可以增强工程化组织的电信号同步性，从而改善其收缩功能。

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Ultrathin Carbon Nanotube Fibers with a Record High Ampacity Fabricated Using a Water Coagulation Bath

Pub Date : 2025-10-17

DOI: 10.1002/adfm.202518867

Chun‐Yang Sun,  Hao‐Zike Wang,  Zhao‐Qing Gao,  Peng‐Xiang Hou,  Chao Shi,  Yan Liang,  Shao‐Gang Wang,  Chang Liu,  Hui‐Ming Cheng