中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所制备出可3D打印碳纳米管超级塑料

钱伯章 2026-05-01

中科院苏州纳米所等机构开发出一种可规模化制备的碳纳米管超级塑料工艺。该工艺通过浮动催化剂化学气相沉积法生长长碳纳米管网络，并浸入聚合物溶液实现自发融合，碳纳米管负载量达59wt%，且取向度高。所得材料在高热导、高强度、高导电和优异加工性（可3D打印、热压成型）之间取得平衡，热、电性能较纯聚合物提升两个数量级，为电子器件热管理及航空航天、新能源领域提供了高性能复合材料解决方案。

2026年4月23日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所等开发出一种可规模化制备的原位碳纳米管—聚合物融合与热加工工艺，成功制备出兼具超高性能与优异加工性的碳纳米管超级塑料（CNTSP）。该材料实现了定向高热导、高强高导的特性，且可通过3D打印、热压成型制备成各类结构，为电子器件高效热管理提供了全新解决方案。

研究团队采用浮动催化剂化学气相沉积法制备出长碳纳米管网络，将其浸入聚酰胺6（PA6）/甲酸溶液中，实现了高达59wt%的碳纳米管负载。该过程既保留了碳纳米管原有的高长径比，又促使其与聚合物分子发生自发融合，有效提升了碳纳米管的取向度与堆积密度。这种特殊的微观结构赋予了碳纳米管超级塑料卓越的热学性能，且呈现出高度定向的传热特性，同时还兼具优异的力学与电学性能。

团队通过一系列实验验证了CNTSP在热管理领域的优异应用潜力。更重要的是，该工艺具有良好的通用性，除PA6外，还可拓展至聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚醚酮酮等多种工程塑料，制备的系列CNTSPs材料的热、电性能均较纯聚合物提升两个数量级以上，且保持优异的加工性，不仅满足了航空航天、新能源等不同领域的高性能材料需求，也开拓了高性能聚合物基复合材料研发新方向。

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