透射电子显微镜照片显示了碳纳米管束中的铁杂质

莱斯大学的科学家们认为，好选用长碳纳米管制造具有连续、牢固、导电性能的碳纳米管纤维。Rice化学实验室的化学家和化学工程师Matteo Pasquali，于2013年开创了将碳纳米管纺丝成纤维的方法，并在美国化学会应用材料与界面杂志上发表了两篇论文。

篇论文描述了多数制造商生产的19批次的纳米管，确定哪种纳米管具有强的导电性和强度，以大规模用于航空航天，消费电子和纺织。研究人员确定，纳米管的纵横比(长度与宽度之比)是其总体纯度的关键因素，而管材的直径，壁数和结晶质量对产品性质并不重要。

Pasquali说，尽管知道纳米管的纵横比对纤维性质有影响，但这是个建立纳米管样品间关系的系统工作。研究人员发现，较长的纳米管可以和较短的纳米管一样进行处理，力学强度和导电率也可以同步上升。

好纤维的平均拉伸强度为2.4GPa，电导率为8.5MS/m，约为铜电导率的15%。Pasquali说：“在合成过程中增加纳米管长度是进一步改善性能的一条途径。”

第二篇论文着重于浮动催化剂法生产用于薄膜和气凝胶的净化纤维。Pasquali说：“这个过程在中等规模上是快速、高效和合算的，并且可以直接纺出高质量纳米管纤维。但它留下的杂质，包括金属催化剂颗粒和残余碳屑，对纤维结构的控制较少，因此限制了扩大规模的机会。”

他说：“这就是这两篇论文相同的地方。制造纳米管纤维有两种基本方法，一种是制作纳米管，然后把它们纺成纤维，这就是我们在Rice研发的纤维，另一种是剑桥大学开发的，在反应器中调整纳米管，终可以将其直接作为纤维拉出。”

Pasquali说：“显然，这些直接纺丝纤维含有较长的纳米管，因此这是将这些纤维中的纳米管作为我们纺纱方法材料来源的一大优势。这项工作是实现这一目标的步。”

Pasquali说：“十年前由英国剑桥大学的材料科学家Alan Windle研发的反应器工艺一步完成了必要的长纳米管和纤维的生产，但纤维必须经过提纯。Rice和新加坡国立大学(NUS)的研究人员已经开发了一种简单的氧化方法来清洁纤维，使其得到更广泛的应用。”

实验室在烘箱中纯化纤维样品，先在500℃(932°F)的空气中燃烧碳杂质，然后将其浸入盐酸中以溶解铁催化剂杂质。这个过程将纤维中的杂质减少到材料的5％，使得它们溶于酸中。研究人员然后使用纳米管溶液来制作导电透明薄膜。

国大机械工程学助理教授Hai Minh Duong表示：“这些不同的技术有很大的潜力，它们可以结合起来生产的纤维，而且这些技术已经扩大到工业用途。浮动催化法可以快速生产出各种形态控制良好的纳米管，纳米管细丝可以直接从反应器中形成的气凝胶中收集，然后利用Pasquali团队研制的湿润技术将这些纳米管细丝纯化并纺成纤维。”

Pasqual指出，Rice和新加坡之间的这种合作代表了另一种交流。他说：“这可能是来自剑桥纺丝生产线 (Duong是Windle实验室的博士后研究员)和Rice纤维纺纱生产线人员的次合作。我们正在共同努力，尝试将剑桥工艺中制作的材料应用到Rice工艺中。”