孟祥康课题组在碳纳米管金属复合材料研究方面取得进展

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随着电子器件的小型化、智能化和使用环境的复杂化，普通的金属导体材料已经不能满足电子器件的发展需求，研究和开发下一代导体材料成为研究人员的目标之一。碳纳米管因为具有良好的导电性、耐蚀性、低密度和机械强度，是最具潜力的下一代导体材料。但是，由于碳纳米管之间弱的范德华力和明显电子、声子散射，当碳纳米管组成宏观结构（例如碳纳米管纤维和薄膜）时，电学和力学性能都会有很大的损失。目前，研究人员主要通过在碳纳米管宏观体表面沉积金属来改善电导率，但该方法致使复合材料强度降低。

针对这一问题，我校现代工程与应用科学学院孟祥康教授课题组通过磁控溅射工艺在碳纳米管纤维表面沉积超薄的铝-铜复合薄膜并经退火与致密化处理，使金属元素扩散至碳纳米管纤维内部形成纳米颗粒达到降低碳纳米管间的接触电阻的目的，显著提高了复合材料电导率。拉伸变形时，分布在碳纳米管间的颗粒起到“桥接”的作用，分布在顶端的颗粒会起到“钉扎”作用，两种纳米颗粒增加了碳纳米管之间的滑移阻力，从而显著提高了复合材料抗拉强度和弹性模量。该结构实现了碳纳米管金属复合材料电导率和强度的同时增加，获得了具有超高强度（6.6 GPa）、弹性模量（500 GPa）和电导率（1.8*107 S/m）的碳纳米管铝-铜纳米复合材料。

这项工作为碳纳米管复合材料的设计提供了新的思路并推动了碳纳米管金属复合材料制备技术的发展。该工作以“Ultrastrong and Stiff Carbon Nanotube/Aluminum−Copper Nanocomposite via Enhancing Friction between Carbon Nanotubes”为题已在纳米领域权威期刊Nano Letters发表（DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02332），一作和通讯作者单位均为南京大学，现代工程与应用科学学院博士生王耿洁为第一作者，操振华副研究员和孟祥康教授为通讯作者。

孟祥康，南京大学现代工程与应用科学学院材料科学与工程系教授、博导，南京大学南通材料工程技术研究院院长。兼任中国材料研究学会理事，中国高新技术企业顾问，Journal of Materials Science & Technology 编委，International Journal of Metallurgical & Materials Engineering 编委，江苏省高性能合金产业技术创新战略联盟副理事长，江苏省机械工程学会材料工程专业委员会副理事长。主要研究纳米材料的表面、界面、相变、性能及其尺度效应，纳米金属薄膜及多层膜的结构设计与性能优化。先后主持973计划等课题20余项；出版学术专著、译著（章节）4部；在国际权威期刊发表SCI论文170余篇；获中国专利授权20余项；获省部级以上科技奖励10项。

操振华：南京大学副研究员。2001年安徽工程大学学士学位，2006年合肥工业大学硕士学位，2009年南京大学材料系博士学位。同年进入南京大学化学化工学院博士后站工作，2011年至今就职于南京大学现代工程与应用科学学院。主要从事微电子互连金属薄膜的制备、结构与性能表征及其多场服役失效特性等方面的基础与应用基础研究。先后承担国家自然科学青年基金、中国博士后科学基金特别资助项目和中国博士后科学基金面上项目，作为学术骨干参加了科技部国家重点基础研究发展计划（973 计划）、国家自然科学基金、江苏省自然基金等项目。近年来发表SCI 学术论文20余篇，申请国家发明专利6项（其中获授权1 项）。多次参加国内外学术会议并做大会报告。2011 年获得教育部科技进步二等奖（排名第9）。