校园生活：维持化学掺杂碳纳米管导线增强的电导率
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尽管用于为这些技术供电的导体仍然相对不变，但现代技术仍在不断变得更轻，更小，更快。常规的金属导体(主要是铜)用于为最新的消费电子产品供电，并且位于技术最先进的太空和国防系统中。碳纳米管(CNT)导体已成为传统金属导体的轻质，坚固和导电替代品。CNT的密度比铜低约89%，从而在CNT可以代替铜导体的应用中提供了更大的有效负载并降低了燃料成本。
单个碳纳米管的电导率大于铜，但由于单个CNT之间的结电阻，尚未在体CNT网络中实现。最近的工作表明，CNT导体的化学掺杂可导致质量归一化的电导率接近传统金属导体的电导率。CNT线的柔韧性，耐腐蚀性和质量节省以及电导率的不断提高，表明CNT导体正成为传统金属导体的可行替代品。
在纽约罗彻斯特罗彻斯特理工学院(RIT)的NanoPower研究实验室，我意识到，随着这些掺杂的CNT导体的电导率接近金属，必须了解这些材料的长期和高电流稳定性被理解。导体故障是在增加的施加电流密度时焦耳加热的结果。对于金属，温度会升高，直到导体最终熔化。对于CNT，温度会升高，直到导体在空气中热氧化。掺杂的CNT导体还受到掺杂剂降解的影响，这由于CNT导体的化学掺杂而逆转了提高电导率的好处。
在RIT，我开发了两种电流循环程序，使我们能够探查掺杂的CNT导体的电性能保持率，该函数是增加施加的电流密度和重复的电流暴露的函数。这项工作确定了KAuBr4化学掺杂能够将市售CNT导线的电导率提高六倍，并且能够在电流密度比接收到的CNT导线开始降解的电流密度大三倍的情况下，保持这种改进的电导率。 。
这项工作将KAuBr4化学掺杂剂的热稳定性与其高电流和重复电流稳定性相关联。在升高的温度下，KAuBr4降解为其他可行的CNT掺杂剂AuBr3和AuBr。这被称为掺杂剂级联，并且尽管CNT导体达到发生掺杂剂降解的温度，但仍导致改善的电导率。这种掺杂剂级联使得KAuBr4掺杂比其他简单地从CNT导体上解吸的掺杂剂更稳定。因此，KAuBr4掺杂CNT的导线已经发展成为一种轻质导体，能够在长期的大电流应用中保持其改善的电性能，从而激发了稳定的KAuBr4掺杂CNT导线在各种先进导线应用中的未来应用环保科普。
这个故事是“科学X对话”的一部分，研究人员可以在其中报告其发表的研究文章中的发现。访问此页面以获取有关ScienceX Dialog以及如何参与的信息。
