天津师范大学一支科研团队成功研发出碳纳米管精准化学合成新方法

海川老鱼 · 发表于 2026-3-14 13:50:03

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天津师范大学一支科研团队成功研发出碳纳米管精准化学合成新方法，为实现这种新材料的按需定制奠定了坚实基础。

碳纳米管兼具优异的力学、电学与光学性能，被视作下一代科技领域的核心材料，在人形机器人、靶向药物递送、可折叠透明显示屏等诸多领域拥有广阔的应用前景。然而长期以来，传统制备方法难以精准控制碳纳米管的直径、长度与结构，造成产品性能参差不齐，这一难题严重制约了碳纳米管在高端领域的规模化应用。

为攻克这一世界性难题，天津师范大学化学学院李春举教授带领团队，联合国内外合作方研发出一种全新的分子制造策略，该策略以环对苯撑（CPPs）为核心基础——这类环状分子是构建碳纳米管的基本结构单元。

李春举教授形象地比喻道：“如果把碳纳米管比作一列火车，那么环对苯撑就是这列火车的标准车厢。以它为模板进行延伸生长，理论上就能制备出结构精准、性能均一的碳纳米管。”

但环对苯撑的合成并非易事。因其环状结构存在极强的环张力，传统合成方法如同要在微观尺度上精准编织一个极度紧绷的绳圈，不仅制备步骤繁琐，还需依赖昂贵的金属催化剂。

对此，研究团队跳出“直接编织紧绷环体”的传统思维，另辟蹊径研发出“先松后紧”的合成思路：先构建出结构相对松弛的大环分子，再通过高效的分子内反应将其收紧，最终精准缩合为目标纳米环结构。李春举教授表示，这种方法远比直接制备紧绷纳米环更简便、更灵活。

该合成方法不仅效率颇高，还具备极强的按需定制潜力。在第一步构建松弛大环时，研究人员可灵活替换不同分子单元，从而制备出不同尺寸、不同特性的纳米环。依托这套简便且适用性广的合成策略，研究团队已成功合成20种结构各异的环对苯撑衍生物，还能对其光吸收、荧光发射等关键物理性质实现精准调控。

李春举教授指出：“这项研究为复杂纳米碳结构的可控合成提供了新工具，这意味着未来我们有望像量身定制服装一样，精准定制碳纳米管。”

西山阁 · 发表于 2026-3-14 15:18:31