導體材料是信息交互、電能傳輸和力、熱、光、電、磁等能量轉換的基礎性材料，在航空航天、新能源汽車、電力線路等領域具有重要應用價值。隨著大功率器件的發展，對輕量化、大載流、高導電性材料的需求越來越迫切。單根單壁碳納米管（SWCNT）擁有極高的載流能力和電導率，載流能力比傳統金屬銅高出2~3個數量級，電導率更是銀的1000倍以上。然而，當SWCNT組裝成宏觀薄膜的時候，由于碳管間電子/聲子散射的影響，載流能力和電導率會顯著降低，從而制約SWCNT薄膜在大功率器件領域的應用。

針對上述問題，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員康黎星等提出并研制了新型大載流、高導電碳納米管復合薄膜材料。研究團隊采用化學氣相輸運法將CuI均勻高效地填充到SWCNT管腔中，制備出CuI@SWCNT一維同軸異質結。SWCNT對CuI具有保護作用，保持了CuI的電化學活性，使其能夠在惡劣的酸性環境和長期電化學循環下保持穩定性。研究通過電學測量發現，CuI@SWCNT薄膜相較于SWCNT薄膜具有更優的電導率和更強的載流能力，其載流能力提升4倍，達到2.04×10⁷?A/cm²，電導率提升8倍，達31.67 kS/m。?

SWCNT填充CuI后，SWCNT中電子流向CuI，導致SWCNT的費米能級降低；同時，CuI@SWCNT一維范德華異質結中SWCNT的結構未被破壞，載流子依然保持高效的傳遞速率，進而使得CuI@SWCNT薄膜具有更高的導電性和載流能力。CuI@SWCNT復合薄膜在未來高功率電子器件、大電流傳輸等應用中具有潛力。

相關研究成果以CuI Encapsulated within Single-Walled Carbon Nanotube Networks with High Current Carrying Capacity and Excellent Conductivity為題，發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接

圖1.（a）CuI@SWCNT合成過程示意圖；（b）CuI@SWCNT的透射電鏡圖像與相對應的模擬透射電鏡圖像（c）和結構模型示意圖（d）；（e）CuI@SWCNT的STEM圖；（f-h）C、Cu、I的EDX元素mapping圖。

圖2.（a-b）SWCNT和CuI@SWCNT的拉曼光譜；（c）SWCNT和CuI@SWCNT的紫外吸收光譜；（d-f）CuI@SWCNT在C 1s、Cu 2p和I 3d中的XPS光譜。?

圖3.（a）CuI@SWCNT器件結構示意圖；（b）SWCNT和CuI@SWCNT器件的I-V特性曲線；（c）SWCNT和CuI@SWCNT的載流能力和電導率對比圖；（d）SWCNT和CuI@SWCNT與其他納米線的載流能力對比圖。?

圖4.（a）CuI和CuI@SWNT的循環伏安圖，箭頭表示掃描方向；（b）CuI和CuI@SWCNT在10個充放電循環后峰值電流衰減；（e-f）SWCNT和CuI@SWCNT的表面形貌圖，以及相同區域對應的表面電位；（g）內嵌CuI后SWCNT的費米能級示意圖。?