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作者：泰克科技 碳納米管森林由許多垂直生長(cháng)的碳納米管組成，看起來(lái)像一個(gè)“森林”，因此得名。每個(gè)碳納米管（CNT）是由單層或多層石墨烯片卷曲形成的圓筒結構，其直徑在納米級別，長(cháng)度可以達到數微米甚至數毫米。碳納米管森林中的這些納米管密集排列，垂直生長(cháng)于基底上。 碳納米管涂層纖維的特點(diǎn) 高比表面積：碳納米管森林有巨大的表面積，有助于提高催化、傳感、儲能等方面的性能。 優(yōu)異的力學(xué)性能：碳納米管具有極高的強度和韌性。 電學(xué)與熱學(xué)性能：它們表現出優(yōu)異的導電性和導熱性。 CNT 涂層纖維的應用 能源領(lǐng)域：用于鋰離子電池、電容器、太陽(yáng)能電池等。 傳感器：制成高靈敏度的化學(xué)傳感器、壓力傳感器等。 電子器件：用作場(chǎng)效應晶體管、導電材料等。 復合材料：增強聚合物、金屬等材料的力學(xué)性能。 CNT 涂層纖維的關(guān)鍵參數 壓阻（Piezoresistance） CNT 的壓阻特性可以應用于高靈敏度傳感器，用于制造高靈敏度的壓力傳感器和應變傳感器。這些傳感器可以檢測微小的壓力或形變變化；可以制成柔性薄膜 , 結合其壓阻特性 , 可用于開(kāi)發(fā)柔性觸摸屏、可穿戴設備等柔性電子產(chǎn)品；在鋰電池等能源存儲設備中 , 碳納米管可作為導電劑 , 其壓阻特性可用于監測電池內部壓力變化 , 提高電池安全性等。 壓阻特性受到 CNT 的直徑、密度、內部連通性和均勻性等參數的影響。例如 CNT(5-30 nm) 比較大直徑的 CNT(50-70 nm) 具有更高的柔韌性和更多的 CNT- CNT 接觸 , 有利于提高壓阻靈敏度。CNT 密度越高 ,CNT-CNT 接觸越多 , 有利于形成更好的導電通路 , 從而提高壓阻靈敏度。 接觸電阻（Contact Resistance） 接觸電阻是影響 CNT 傳感器靈敏度的主要因素。模擬結果表明 ,CNT- 電極接觸點(diǎn)的數量增加會(huì )顯著(zhù)降低整體電阻 , 這是導致靈敏度較高的主要原因。相比之下 ,CNT-CNT 內部接觸點(diǎn)的增加對整體電阻的影響要小得多。 對于相對較短的碳納米管森林，接觸電阻和固有電阻的變化是平衡的，而對于較高的碳納米管森林，響應主要由碳納米管電極接觸電阻主導。這些結果有望指導壓阻式流量傳感器和觸覺(jué)傳感器的設計。 光熱電壓 (Photothermoelectric, PTE) 光熱電壓是指當材料受到光照時(shí)產(chǎn)生的熱電壓。碳納米管薄膜 (CNT Film) 由于其獨特的一維結構和優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性質(zhì) , 可能表現出顯著(zhù)的光熱電效，可以產(chǎn)生光熱電效應 , 即當受到光照時(shí)會(huì )產(chǎn)生溫度差 , 進(jìn)而產(chǎn)生熱電壓。這種光熱電轉換特性可以用于開(kāi)發(fā)自供電的中紅外探測器。這種基于光熱電效應的探測器具有寬頻帶、自供電等優(yōu)點(diǎn) , 為工業(yè)監測和可穿戴傳感器等應用提供了新的機會(huì )。 案例一：如何測試碳納米管森林的接觸電阻和內在電阻 將 CNT 涂層纖維放置在具有交錯電極的基板上 , 使用納米壓痕儀施加 10 mN 的最大壓力。使用數字萬(wàn)用表同時(shí)記錄纖維的位移、力和電阻。通過(guò)測量電極間的電壓差和電流 , 可以得到總電阻�？傠娮枋墙佑|電阻和內在電阻的綜合體現�？傠娮桦S著(zhù) CNT- 電極接觸點(diǎn)的增加而近乎線(xiàn)性增加 , 表明接觸電阻是主導因素。 通過(guò)設置與電極接觸的 CNT 節點(diǎn)的電壓等于電極的電壓 , 可以計算出接觸電阻。這種計算方式考慮了 CNT-電極接觸的影響。內阻是由 CNT-CNT 接觸數量決定的。通過(guò)設置與電極接觸的 CNT 節點(diǎn)的電壓等于電極電壓 , 可以計算出內在電阻。短 CNT 森林的內在電阻在壓縮過(guò)程中會(huì )快速下降 , 這一變化速度可能大于接觸電阻的變化。 實(shí)驗和模擬結果表明 ,CNT- 電極接觸是導致最大電阻變化的機制。相對于 CNT-CNT 接觸 ,CNT- 電極接觸對總電阻的影響更為顯著(zhù)。 
案例二：基于MXene電子的碳納米管森林大面積立式光熱電探測器系統設計 如何進(jìn)行基于碳納米管森林和 MXene 電極的大面積垂直光熱電 (PTE) 探測器的系統設計？PTE探測器結合光熱和熱電轉換 , 實(shí)現有效的紅外檢測 , 克服了帶隙限制。該研究提出了利用碳納米管森林和MXene作為頂部電極的垂直P(pán)TE探測器 , 展示了敏感的紅外檢測和快速響應。 該測試使用Keithley 6487 和Keithley 6500測量 I-V 曲線(xiàn)，使用Keithley 6500 測量電阻。測量I-V 曲線(xiàn)可以用于表征器件的電學(xué)性能；測量電阻可以用于評估器件的導電性能。這些測量有助于理解器件的工作機理 , 并優(yōu)化器件的性能，測量電阻還可以用于監測器件在使用過(guò)程中的穩定性。
案例三：基于致密化碳納米管森林和生物的導電3D納米生物雜化系統 本文介紹了使用致密碳納米管 (CNT) 森林與活細胞集成的導電 3D 納米生物混合系統的發(fā)展 , 應用于生物電子學(xué)和生物機器人領(lǐng)域。研究發(fā)現導電生物混合細胞 - 材料系統對于器官芯片系統和肌肉執行器等各種應用很重要。目前的導電支架在導電性或結構上受到限制 , 突出了 3D 生物混合系統的需求。選擇碳納米管 (CNT) 森林是因為它們具有獨特的性質(zhì) , 包括高電導率和良好的機械適應性。該研究開(kāi)發(fā)了具有增強細胞相容性的 CNT 森林支架 , 并證明了細胞的存活和功能。CNT 森林上的明膠涂層導致了密集化并形成了 3D 結構 , 為細胞生長(cháng)和擴散提供了合適的支架。這項研究有助于先進(jìn)生物混合系統的發(fā)展 , 并具有廣泛的應用前景。 文中使用 Keithley 4200A-SCS 參數分析儀進(jìn)行四探針測試法，來(lái)測量 CNT 森林的電導率。通過(guò)測量?jì)蓚�(gè)內探針之間的電壓降 , 并結合電流的線(xiàn)性?huà)呙?, 計 算出樣品的電阻和電導率。這種四探針測試法可以準確測量材料的電導率 , 不受電極接觸電阻的影響，以此來(lái)評估 CNT 森林的電學(xué)性能，高精度高可靠的確保提高細胞與 CNT 之間的電子和離子傳輸能力。
四探針測試功能以及數據 測試方案 泰克吉時(shí)利作為小信號領(lǐng)域的測試專(zhuān)家，提供豐富的產(chǎn)品助力碳納米管復合材料的研究。
擁有集高精度、高分辨率數字萬(wàn)用表 、圖形觸摸屏顯示器和高速、高分辨率數字化器于一身的圖形采樣萬(wàn)用表。以及電流分辨率低至 1fA 的皮安表，其支持測量高達 20mA 的電流，比如測量 4-20mA 傳感器回路。也支持高吞吐量生產(chǎn)測試需求，最高每秒 1,000 個(gè)讀數。還有專(zhuān)業(yè)內性能領(lǐng)先的 4200A-SCS 電學(xué)特性參數分析儀，提供同步電流電壓曲線(xiàn)測試 (I-V 曲線(xiàn)測試 )、電容-電壓曲線(xiàn)測試 (C-V 曲線(xiàn)測試 ) 和超快脈沖 I-V 曲線(xiàn)測量。 了解更多最新源測試資料，https://www.tek.com.cn/campaign/smu-solutions。 |
