像意大利面一样容易打结的碳纳米管可以用一点特殊的酱汁来发挥它们的全部潜力。莱斯大学的科学家们刚刚提出了这种酱汁，这是一种酸基溶剂，它可以简化碳纳米管的加工过程，并且更容易在工业应用中扩大规模。

MatteoPasquali的Rice实验室在《科学进展》上报道了其发现了一种独特的酸组合，该组合有助于分离溶液中的纳米管，并将它们转化为具有优异电气和机械性能的薄膜、纤维或其他材料。

由研究生校友RobertHeadrick和研究生StevenWilliams共同领导的这项研究报告说，这种溶剂与传统的制造工艺兼容。这应该有助于它在为许多应用生产先进材料中找到一席之地。

“人们越来越意识到，增加铜、铝和镍的开采可能不是一个好主意，”莱斯大学的AJHartsook教授、化学和生物分子工程、化学和材料科学以及纳米工程教授Pasquali说。他还是赖斯碳中心的负责人，该中心促进先进碳材料的发展以造福环境。

“但是有这个巨大的机会将碳氢化合物用作我们的矿石，”他说。“有鉴于此，我们需要尽可能扩大碳材料的使用范围，特别是在碳材料可以用碳氢化合物等原料可持续生产的产品取代金属的情况下。”Pasquali指出，这些制造过程也能产生清洁的氢气。

“碳很丰富，我们控制着供应链，我们知道如何以对环境负责的方式将其排出，”他说。

处理碳的更好方法将有所帮助。该溶剂基于甲磺酸(MSA)、对甲苯磺酸(pToS)和发烟酸，当它们结合使用时，其腐蚀性低于目前用于在溶液中处理纳米管的溶剂。分离纳米管(研究人员将其称为溶解)是必要的步骤，然后它们才能通过针头或其他设备被挤出，其中剪切力有助于将它们变成熟悉的纤维或片材。

发烟硫酸和氯磺酸长期以来一直用于溶解纳米管而不改变其结构，但两者都具有高度腐蚀性。通过将发烟硫酸与两种较弱的酸相结合，该团队开发了一种广泛适用的工艺，可用于新的纳米管产品制造。

“发烟硫酸围绕着每个单独的纳米管，并赋予它非常局部的正电荷，”现在是壳牌研究科学家的黑德里克说。“这种指控使他们互相排斥。”

解缠结后，较温和的酸进一步分离纳米管。他们发现MSA最适合纤维纺丝和卷对卷薄膜生产，而pToS是一种在40摄氏度(104华氏度)下熔化的固体，对3D打印应用特别有用，因为它允许纳米管溶液在温度适中，然后冷却固化。

研究人员使用这些稳定的液晶溶液以现代和传统方式制造东西，将碳纳米管气凝胶和丝网印刷图案3D打印到包括玻璃在内的各种表面上。

该解决方案还支持卷对卷生产可用作电极的透明薄膜。“老实说，这有点令人惊讶，”黑德里克说。“它在第一次尝试时就非常完美。”

研究人员指出，发烟硫酸仍然需要小心处理，但一旦用其他酸稀释，该溶液对其他材料的侵蚀性就会小得多。

“我们使用的酸非常温和，您可以将它们与普通塑料一起使用，”Headrick说。“这为制造设施中已经采用的许多材料加工和印刷技术打开了大门。

“将碳纳米管集成到其他设备中也非常重要，将它们作为设备制造过程中的一个步骤进行沉积，”他说。

他们报告说，腐蚀性较小的溶液不会散发出有害烟雾，并且在生产后更容易清理。MSA和pToS在加工纳米管后也可以回收利用，从而降低其对环境的影响以及能源和加工成本。

威廉姆斯说，下一步是为应用微调溶剂，并确定手性和尺寸等因素如何影响纳米管加工。“我们拥有高质量、干净、大直径的管子真的很重要，”他说。