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使用碳纳米管(CNTs)制成的电极可以显著提高从电容器和电池到海水淡化系统等设备的性能。但是，找出产生最大效益的垂直对齐碳纳米管阵列的物理特性是非常困难的。
Evelyn Wang(左)和Heena Mutha研发了一种无损检测碳纳米管(CNT)样品的详细特征方法，这是一种很有价值的工具，可以在各种各样的实际设备中作为电极来优化这些材料。资料来源: Stuart Darsch 目前，麻省理工学院的研究小组已经开发出一种方法来帮助我们。通过将简单的基准实验与多孔材料的相关模型结合起来，研究人员发现他们可以将碳纳米管样品的形貌进行量化，而不会在试验过程中破坏它。 在一系列的试验测试中，研究人员证实了他们改进的模型可以在不同条件下重现对碳纳米管样品的关键测量。他们现在正在使用他们的方法来确定样品的详细参数，包括相邻纳米管的间距，以及用于快速淡化含盐水装置碳纳米管电极的优化设计。 研发储能装置和脱盐系统的共同挑战是找到一种将带电粒子转移到物体表面并暂时存储在其表面上的方法。例如，在电容器中电解质中的离子必须在设备正在充电时沉积，并且随后应在电力输送时释放。 在海水淡化过程中，溶解的盐必须被收集并保持，直到净化后的水排出来为止。 实现这些目标的一种方法是将电极浸入电解质或盐水中，然后对设备系统施加电压。 所产生的电场会使得带电粒子附着在电极表面。 当电压被切断时，粒子就会立即自由移动。 设备性能的设计 “很多研究都在于尽量确定碳纳米管形态如何影响各种应用中的电极性能，”机械工程专业教授Evelyn Wang说。“但根本的问题是‘我们如何用定量的方法来描述这些很有发展前景的电极材料，从而研究纳米尺度的间距等细节所起的作用?’”  上图为碳纳米管涂层的扫描电子显微镜(SEM)图像。 这些图像显示不同体积分数的一大片碳纳米管样品。 左上方是制成的样品，体积分数为1%(意味着总体积的1%被纳米管占据)。 其他图像显示浓度分数为2%，5%和10%的密度较大的样品。 每个图像上的比例尺是500纳米。 资料来源：麻省理工学院 在过去的两年里，王和Mutha一直在寻找更好的试验选择。Mutha说:“我们想开发一种不会产生破坏性的方法，将简单的电化学实验和数学模型结合起来，让我们可以计算出碳纳米管的间距。”“然后我们可以估算出碳纳米管的孔隙度，而不破坏它的结构。” |
