米乐m6官方网站（AIST）纳米管研究中心（NRC；主任：Sumio Iijima）Kenji Hata（首席高级研究员）；主席：Tamotsu Nomakuchi）和 Don Futaba（高级研究员），NRC、AIST 超级生长 CNT 团队（组长：Kenji Hata），以及技术研究协会的 Xu Ming（博士后研究员）对于单壁碳纳米管（TASC），应用超级生长技术生产了具有随机网络结构的高纯度碳纳米管（CNT）。这种CNT结构在-196至1000°C的温度范围内表现出类似橡胶的粘弹性。

粘弹性材料用作冲击和振动吸收器。它们大多数是聚合物，在极低和高温下会失去粘弹性，并且它们的粘弹性具有频率依赖性。它们的耐用性较低，容易受到循环应力引起的降解和损坏。

新型碳纳米管粘弹性体重量轻，密度为0036克/立方厘米³，并在-196至1000℃的温度范围内表现出粘弹性。它在 -140 至 600 °C 的温度下，在 01 至 100 Hz 的频率范围内表现出与频率无关的稳定粘弹性。当在 100 Hz 频率下承受 100 万次 1% 扭转应变的循环时，主体没有降解或断裂。它具有在极低和高温下用于冲击和振动吸收器的潜力。

这项研究的详细信息将于 2010 年 12 月 4 日（日本标准时间）发表在美国科学杂志 Science 上。

照片 使用碳纳米管粘弹性体的隔振装置（左） 该装置在用液氮冷却（中）或用燃烧器加热（右）时保持其隔振能力。

粘弹性体广泛用于吸收冲击和减少消费品中的振动，例如鞋底和床上用品、车辆振动控制系统、工业隔振系统和建筑物隔震系统。 300°C），失去粘弹性体的特性。循环应力会导致能量吸收能力下降，最终导致断裂。因此，需要开发能够在恶劣条件下吸收冲击和减少振动的粘弹性体。

使用超级生长技术可以合成高纯度、非常长（长于几百微米）的碳纳米管。这些碳纳米管不含催化颗粒，因此在高温下不会氧化，并且由于其长度较长，因此具有足够的机械强度。 AIST 正在进行研究，通过改进催化制备方法来更精确地控制 CNT 的微观结构。

由于其已知的强度、弹性和温度稳定性，碳纳米管作为结构材料引起了人们的关注。研究了各种碳纳米管结构（包括定向碳纳米管、碳纳米管薄膜和纤维碳纳米管）的疲劳强度和压缩弹性。然而，目前尚未对CNT结构的粘弹性进行研究。 AIST和TASC利用反应离子刻蚀技术制备催化剂，成功合成了碳纳米管相互缠绕的网络结构，并研究了该结构的粘弹性。

这项研究是由 AIST 和其他组织开展的筑波创新竞技场项目的一部分。

CNT粘弹性体通过以下步骤合成（图1）。通过溅射将铁催化剂施加到硅基底上。然后通过用氩离子进行反应离子蚀刻来制备催化剂。通过超生长技术在基底上合成了碳纳米管。然后压缩合成的碳纳米管结构，使密度增加四倍。压缩后的结构尺寸为10×10×2mm，密度为0036g/cm³.

图1 CNT粘弹性体合成流程示意图

将钢球落到CNT粘弹性体上，并在激光显微镜下观察压痕的形状。在-196、25和1000°C的温度下形状没有变化。这表明该材料在很宽的温度范围内表现出粘弹性。

在-140至600℃的温度范围内通过动态机械分析(DMA)测量该体的储能模量、损耗模量和损耗角正切，以定量获得评价粘弹性体的性能。这些值在整个温度范围内几乎保持恒定（图 2）。 25℃下测得的应力-应变曲线所包围的面积比硅橡胶大，表明吸收了更多的能量。

图2通过DMA技术测量的CNT粘弹性体和硅橡胶的损耗模量、储能模量和损耗角正切的温度依赖性

01 至 100 Hz 频率范围内的频率依赖性是在 -140 至 600 °C 的温度范围内测量的。测量结果显示粘弹性与温度和频率无关。临界应变（可逆变形的最大应变）在 -140 至 600 °C 的温度范围内为 5%，与温度无关，室温下的断裂应变约为 100%。通过在 -140、25 和 600 °C 下对 CNT 粘弹性体施加 100 万个周期的 1% 扭转应变来进行耐久性测试。测试表明在所有温度下储能模量、损耗模量或损耗角正切均没有变化。

碳纳米管粘弹性体在较宽的温度和频率范围内具有与温度和频率无关的粘弹性以及高疲劳性，可能的原因是长碳纳米管相互缠绕形成低密度结构网络。当网络耐久性中碳纳米管的交叉点从接触状态变为分离状态时，应变能被吸收。吸收的应变能转化为热量。如果热量储存在粘弹性体中，则粘弹性体的性能会恶化。然而，由于其高孔隙率和导热性，CNT粘弹性体可以有效地散热，从而表现出稳定的粘弹性。

图3 CNT粘弹性体在25℃下进行一百万次扭转应变的测试结果

新开发的碳纳米管结构有潜力用作非常轻的粘弹性材料，可以在极低和高温下吸收冲击和振动能量。该项目将作为经济产业省产业科学技术政策环境局委托的“面向低碳社会的超轻量、高强度复合材料开发项目”的一部分进一步开发。将向私营部门提供样品，以共同开发该材料的用途。