塑料作為現代工業的重要基礎材料，在電子器件、航空航天等領域應用廣泛，但其機械強度、熱導率和電導率等性能存在天然局限，難以滿足高端領域對材料綜合性能的嚴苛要求。近日，科研人員通過創新工藝成功突破這一瓶頸，開發出一種兼具超高性能與優異加工性的碳納米管超級塑料，為高性能聚合物基復合材料研發開辟了新路徑。
研究團隊采用浮動催化劑化學氣相沉積技術，制備出具有高長徑比的長碳納米管網絡結構。通過將這種網絡結構浸入聚酰胺6（PA6）與甲酸的混合溶液中，實現了碳納米管與聚合物分子的自發融合。這一創新工藝不僅將碳納米管負載量提升至59wt%，更通過優化微觀結構顯著增強了材料的取向度和堆積密度，使碳納米管在聚合物基體中形成定向排列的導熱通道。
實驗數據顯示，這種新型復合材料在熱學性能上表現卓越，其熱導率呈現高度定向特征，可實現精準的熱流控制。同時，材料的力學強度和電導率較純聚合物提升兩個數量級以上，在保持優異加工性能的前提下，成功突破了傳統塑料的性能極限。研究人員通過3D打印和熱壓成型技術，將該材料制備成復雜結構件，驗證了其在電子器件熱管理領域的實際應用潛力。
該工藝具有顯著的普適性優勢，除PA6外，還可擴展至聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯腈（PAN）、聚碳酸酯（PC）和聚醚酮酮（PEKK）等多種工程塑料體系。通過調整工藝參數，不同基體的碳納米管超級塑料均展現出優異的熱電性能提升效果，且保持了良好的成型加工特性。這種材料創新為航空航天、新能源等領域提供了高性能解決方案，同時推動了聚合物基復合材料向功能化、智能化方向發展的技術變革。
