碳纳米管会成为可穿戴电子产品的首选制造材料吗？

原始的碳纳米管朝向基于碳纳米管的透明导电薄膜的演进。

（图片来源于: Ying Zhou and Reiko Azumi）

引言

碳纳米管会成为可穿戴电子产品的首选制造材料吗？研究人员的文章给出的答案是：对于制造柔性、可穿戴电子设备来说，碳纳米管存在巨大潜力，也面临许多挑战。

机遇和挑战并存

一项发表在《先进材料科技》上的研究评述称：对于制造柔性、可穿戴电子设备来说，碳纳米管存在巨大潜力，也面临许多挑战。科学家已经开发出柔性、可拉伸、可穿戴的光电子设备，也一直寻找用于制造这些设备的最佳材料。碳纳米管（CNTs）具有巨大的潜力，也面临一些挑战。

碳纳米管简介

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学，电学和化学性能。到2025年，TCFs的市场规模将达12亿美元。之前，IntelligentThings也介绍过几款相关的电子皮肤相关的技术，都提及碳纳米管材料例如，“智能线：可以制造压敏的‘电子皮肤’”（）,“电子皮肤带给假肢或者机器人触觉”（）。

研究人员的分析

日本的国家先进工业科学技术研究所的研究人员Ying Zhou 和 Reiko Azumi，在论文中评述了最近在制造光电子设备重要元件：透明导电薄膜 (TCFs)，所使用的碳纳米管材料。这些薄膜材料，是透明且导电的。目前，这些TCFs使用氧化铟锡（ITO）材料进行制造，IntelligentThings在《新的 "智能窗户" 材料选择性的阻挡光（和/或）热》（点此阅读）一文提及这种材料用于智能窗户涂料，成为电致变色材料，选择性阻挡光线和热辐射。这种具有优良的导电属性，但是弹性差，所以不适用于可穿戴设备。

研究人员，调查了几个用于制造TCFs的ITO替代品。CNTs是纳米尺度的柱形管，理论上具有高的导电性。CNTs的价格有所下降，因为其商业化的应用例如：水过滤系统、运动器材、电池和导体。通过改善制造工艺，价格还会进一步下降。

（图片来源于: Ying Zhou 和 Reiko Azumi）

碳纳米管的两项主要应用

传感设备，例如可穿戴的触摸板，是基于碳纳米管的透明导电薄膜，最佳的应用。日本的两个公司，已经使用CNTs制造移动设备的触摸屏。

有机发光二极管 （OLEDs），用于制造更轻、更薄、更高效的电视屏幕，是另外一项基于碳纳米管TCFs应用。但是，在他们制造中使用的其他材料，例如金属纳米线，具有更高的导电性和透明性，性能更佳。

研究结论和建议

研究人员在回顾基于碳纳米管TCFs的制造、属性和可能的应用以后，认为目前基于碳纳米管TCFs仍然无法满足工业用途的性能和成本。成本需要降低，而导电性和透明性要增加。

研究人员建议，未来对于基于碳纳米管TCFs的研究，要更多关注柔性和拉伸性，并且提高可制造性和导电性，让它成为未来可穿戴设备具有竞争力的制造材料。

参考资料

【1】Ying Zhou et al. Carbon nanotube based transparent conductive films: progress, challenges, and perspectives, Science and Technology of Advanced Materials (2016).

【2】http://phys.org/news/2016-09-carbon-nanotubes-in-line-wearable-electronics.html

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