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Erschienen in: Journal of Electronic Materials 6/2021

22.04.2021 | Review Article

Methods and Applications of Electrical Conductivity Enhancement of Materials Using Carbon Nanotubes

verfasst von: Abdullah Abdulhameed, Nur Zuraihan Abd Wahab, Mohd Nazim Mohtar, Mohd Nizar Hamidon, Suhaidi Shafie, Izhal Abdul Halin

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 6/2021

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Abstract

Carbon nanotubes (CNTs) are used to enhance the electrical conductivity of electronic materials, due to their outstanding electrical properties. In this article, the general concept of CNT electrical conductivity and how it enhances the electrical conductivity of electronic materials is presented. The methods used to prepare and fabricate the enhanced materials are described, along with examples from selected work. We note that the CNT orientation and concentration within the enhanced material are the two main factors controlling the material electrical conductivity. Applications of each material are also reported so that the research efforts in material conductivity enhancement using CNTs are better appreciated. The applications of the enhanced materials range from consumer wearable electronics to precision biological electronic materials that can be inserted into the human body.

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Zurück zum Zitat D.K. Kim, K.W. Oh, and S.H. Kim, J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 46, 2255 (2008).CrossRef D.K. Kim, K.W. Oh, and S.H. Kim, J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 46, 2255 (2008).CrossRef
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Zurück zum Zitat C.W. Chang-Jian, E.C. Cho, K.C. Lee, J.H. Huang, P.Y. Chen, B.C. Ho, and Y.S. Hsiao, Compos. Part B Eng. 136, 46 (2018).CrossRef C.W. Chang-Jian, E.C. Cho, K.C. Lee, J.H. Huang, P.Y. Chen, B.C. Ho, and Y.S. Hsiao, Compos. Part B Eng. 136, 46 (2018).CrossRef
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Zurück zum Zitat L. Tzounis, M. Hegde, M. Liebscher, T. Dingemans, P. Pötschke, A.S. Paipetis, N.E. Zafeiropoulos, and M. Stamm, Compos. Sci. Technol. 156, 158 (2018).CrossRef L. Tzounis, M. Hegde, M. Liebscher, T. Dingemans, P. Pötschke, A.S. Paipetis, N.E. Zafeiropoulos, and M. Stamm, Compos. Sci. Technol. 156, 158 (2018).CrossRef
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Zurück zum Zitat S.G. Prolongo, A.D. Printz, N. Rolston, B.L. Watson, and R.H. Dauskardt, Thin Solid Films 646, 61 (2018).CrossRef S.G. Prolongo, A.D. Printz, N. Rolston, B.L. Watson, and R.H. Dauskardt, Thin Solid Films 646, 61 (2018).CrossRef
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Zurück zum Zitat S.A. Hashemi, S.M. Mousavi, M. Arjmand, N. Yan, and U. Sundararaj, Polym. Compos. 39, E1139 (2018).CrossRef S.A. Hashemi, S.M. Mousavi, M. Arjmand, N. Yan, and U. Sundararaj, Polym. Compos. 39, E1139 (2018).CrossRef
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Zurück zum Zitat S.M.N. Sultana, S.P. Pawar, and U. Sundararaj, Ind. Eng. Chem. Res. 58, 11576 (2019).CrossRef S.M.N. Sultana, S.P. Pawar, and U. Sundararaj, Ind. Eng. Chem. Res. 58, 11576 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat S.P. Pawar, P. Rzeczkowski, P. Pötschke, B. Krause, and S. Bose, ACS Omega 3, 5771 (2018).CrossRef S.P. Pawar, P. Rzeczkowski, P. Pötschke, B. Krause, and S. Bose, ACS Omega 3, 5771 (2018).CrossRef
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Zurück zum Zitat M. Kamkar, S.M.N. Sultana, S.P. Pawar, A. Eshraghian, E. Erfanian, and U. Sundararaj, Mater. Today Commun. 24, 101010 (2020).CrossRef M. Kamkar, S.M.N. Sultana, S.P. Pawar, A. Eshraghian, E. Erfanian, and U. Sundararaj, Mater. Today Commun. 24, 101010 (2020).CrossRef
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Zurück zum Zitat I.O. Navas, M. Kamkar, M. Arjmand, and U. Sundararaj, Polymers 13, 230 (2021).CrossRef I.O. Navas, M. Kamkar, M. Arjmand, and U. Sundararaj, Polymers 13, 230 (2021).CrossRef
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Zurück zum Zitat P. Rivière, T.E. Nypelö, M. Obersriebnig, H. Bock, M. Müller, N. Mundigler, and R. Wimmer, J. Thermoplast. Compos. Mater. 30, 1615 (2017).CrossRef P. Rivière, T.E. Nypelö, M. Obersriebnig, H. Bock, M. Müller, N. Mundigler, and R. Wimmer, J. Thermoplast. Compos. Mater. 30, 1615 (2017).CrossRef
85.
Zurück zum Zitat A. Caradonna, C. Badini, E. Padovano, and M. Pietroluongo, Materials. 12, 1522 (2019).CrossRef A. Caradonna, C. Badini, E. Padovano, and M. Pietroluongo, Materials. 12, 1522 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat T. Zheng, N. Xu, Q. Kan, H. Li, C. Lu, P. Zhang, X. Li, D. Zhang, and X. Wang, Polymers 11, 867 (2019).CrossRef T. Zheng, N. Xu, Q. Kan, H. Li, C. Lu, P. Zhang, X. Li, D. Zhang, and X. Wang, Polymers 11, 867 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat E.C. Igbokwe, M.O. Daramola, and S.E. Iyuke, Results Phys. 15, 102705 (2019).CrossRef E.C. Igbokwe, M.O. Daramola, and S.E. Iyuke, Results Phys. 15, 102705 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat P. Liu, D.C.M. Hu, T.Q. Tran, D. Jewell, and H.M. Duong, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 509, 384 (2016).CrossRef P. Liu, D.C.M. Hu, T.Q. Tran, D. Jewell, and H.M. Duong, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 509, 384 (2016).CrossRef
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Zurück zum Zitat J. Xiao, B. Liu, Y. Huang, J. Zuo, K.C. Hwang, and M.F. Yu, Nanotechnology 18, 395703 (2007).CrossRef J. Xiao, B. Liu, Y. Huang, J. Zuo, K.C. Hwang, and M.F. Yu, Nanotechnology 18, 395703 (2007).CrossRef
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Zurück zum Zitat K. Chu, D. Kim, Y. Sohn, S. Lee, C. Moon, and S. Park, IEEE Electron Device Lett. 34, 668 (2013).CrossRef K. Chu, D. Kim, Y. Sohn, S. Lee, C. Moon, and S. Park, IEEE Electron Device Lett. 34, 668 (2013).CrossRef
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Zurück zum Zitat Y. Shang, Y. Wang, S. Li, C. Hua, M. Zou, and A. Cao, Carbon 119, 47 (2017).CrossRef Y. Shang, Y. Wang, S. Li, C. Hua, M. Zou, and A. Cao, Carbon 119, 47 (2017).CrossRef
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Zurück zum Zitat J. Wang, J. Zhao, L. Qiu, F. Li, C. Xu, K. Wu, P. Wang, X. Zhang, and Q. Li, RSC Adv. 10, 18715 (2020).CrossRef J. Wang, J. Zhao, L. Qiu, F. Li, C. Xu, K. Wu, P. Wang, X. Zhang, and Q. Li, RSC Adv. 10, 18715 (2020).CrossRef
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Zurück zum Zitat M.M. Hossain, M.A. Islam, H. Shima, M. Hasan, and M. Lee, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 5530 (2017).CrossRef M.M. Hossain, M.A. Islam, H. Shima, M. Hasan, and M. Lee, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 5530 (2017).CrossRef
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Zurück zum Zitat J.Y. Kim, W. Lee, Y.H. Kang, S.Y. Cho, and K.S. Jang, Carbon 133, 293 (2018).CrossRef J.Y. Kim, W. Lee, Y.H. Kang, S.Y. Cho, and K.S. Jang, Carbon 133, 293 (2018).CrossRef
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Zurück zum Zitat A. Morelos-Gómez, M. Fujishige, S. Magdalena Vega-Díaz, I. Ito, T. Fukuyo, R. Cruz-Silva, F. Tristán-López, K. Fujisawa, T. Fujimori, R. Futamura, K. Kaneko, K. Takeuchi, T. Hayashi, Y.A. Kim, M. Terrones, M. Endo, and M.S. Dresselhaus, J. Mater. Chem. A 4, 74 (2015).CrossRef A. Morelos-Gómez, M. Fujishige, S. Magdalena Vega-Díaz, I. Ito, T. Fukuyo, R. Cruz-Silva, F. Tristán-López, K. Fujisawa, T. Fujimori, R. Futamura, K. Kaneko, K. Takeuchi, T. Hayashi, Y.A. Kim, M. Terrones, M. Endo, and M.S. Dresselhaus, J. Mater. Chem. A 4, 74 (2015).CrossRef
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Zurück zum Zitat J. Alvarenga, P.R. Jarosz, C.M. Schauerman, B.T. Moses, B.J. Landi, C.D. Cress, and R.P. Raffaelle, Appl. Phys. Lett. 97, 182106 (2010).CrossRef J. Alvarenga, P.R. Jarosz, C.M. Schauerman, B.T. Moses, B.J. Landi, C.D. Cress, and R.P. Raffaelle, Appl. Phys. Lett. 97, 182106 (2010).CrossRef
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Zurück zum Zitat X. Liang, Y. Gao, J. Duan, Z. Liu, S. Fang, R.H. Baughman, L. Jiang, and Q. Cheng, Carbon 150, 268 (2019).CrossRef X. Liang, Y. Gao, J. Duan, Z. Liu, S. Fang, R.H. Baughman, L. Jiang, and Q. Cheng, Carbon 150, 268 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat N. Behabtu, C.C. Young, D.E. Tsentalovich, O. Kleinerman, X. Wang, A.W.K. Ma, E.A. Bengio, R.F. Ter Waarbeek, J.J. De Jong, R.E. Hoogerwerf, S.B. Fairchild, J.B. Ferguson, B. Maruyama, J. Kono, Y. Talmon, Y. Cohen, M.J. Otto, and M. Pasquali, Science 339, 182 (2013).CrossRef N. Behabtu, C.C. Young, D.E. Tsentalovich, O. Kleinerman, X. Wang, A.W.K. Ma, E.A. Bengio, R.F. Ter Waarbeek, J.J. De Jong, R.E. Hoogerwerf, S.B. Fairchild, J.B. Ferguson, B. Maruyama, J. Kono, Y. Talmon, Y. Cohen, M.J. Otto, and M. Pasquali, Science 339, 182 (2013).CrossRef
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Zurück zum Zitat T. Chen, Z. Cai, L. Qiu, H. Li, J. Ren, H. Lin, Z. Yang, X. Sun, and H. Peng, J. Mater. Chem. A 1, 2211 (2013).CrossRef T. Chen, Z. Cai, L. Qiu, H. Li, J. Ren, H. Lin, Z. Yang, X. Sun, and H. Peng, J. Mater. Chem. A 1, 2211 (2013).CrossRef
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Zurück zum Zitat M.A. Zhilyaeva, E.V. Shulga, S.D. Shandakov, I.V. Sergeichev, E.P. Gilshteyn, A.S. Anisimov, and A.G. Nasibulin, Carbon 150, 69 (2019).CrossRef M.A. Zhilyaeva, E.V. Shulga, S.D. Shandakov, I.V. Sergeichev, E.P. Gilshteyn, A.S. Anisimov, and A.G. Nasibulin, Carbon 150, 69 (2019).CrossRef
101.
Zurück zum Zitat D. Mesguich, C. Arnaud, F. Lecouturier, N. Ferreira, G. Chevallier, C. Estournès, A. Weibel, C. Josse, and C. Laurent, Scr. Mater. 137, 78 (2017).CrossRef D. Mesguich, C. Arnaud, F. Lecouturier, N. Ferreira, G. Chevallier, C. Estournès, A. Weibel, C. Josse, and C. Laurent, Scr. Mater. 137, 78 (2017).CrossRef
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Zurück zum Zitat P.M. Hannula, A. Peltonen, J. Aromaa, D. Janas, M. Lundström, B.P. Wilson, K. Koziol, and O. Forsén, Carbon 107, 281 (2016).CrossRef P.M. Hannula, A. Peltonen, J. Aromaa, D. Janas, M. Lundström, B.P. Wilson, K. Koziol, and O. Forsén, Carbon 107, 281 (2016).CrossRef
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Zurück zum Zitat J.N. Wang, X.G. Luo, T. Wu, and Y. Chen, Nat. Commun. 5, 1 (2014). J.N. Wang, X.G. Luo, T. Wu, and Y. Chen, Nat. Commun. 5, 1 (2014).
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Zurück zum Zitat G. Xu, J. Zhao, S. Li, X. Zhang, Z. Yong, and Q. Li, Nanoscale 3, 4215 (2011).CrossRef G. Xu, J. Zhao, S. Li, X. Zhang, Z. Yong, and Q. Li, Nanoscale 3, 4215 (2011).CrossRef
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Zurück zum Zitat Z. He, J.H. Byun, G. Zhou, B.J. Park, T.H. Kim, S.B. Lee, J.W. Yi, M.K. Um, and T.W. Chou, Carbon 146, 701 (2019).CrossRef Z. He, J.H. Byun, G. Zhou, B.J. Park, T.H. Kim, S.B. Lee, J.W. Yi, M.K. Um, and T.W. Chou, Carbon 146, 701 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat A.P. Leggiero, K.J. Trettner, H.L. Ursino, D.J. McIntyre, M. Schauer, E. Zeira, C.D. Cress, and B.J. Landi, ACS Appl. Nano Mater. 2, 118 (2019).CrossRef A.P. Leggiero, K.J. Trettner, H.L. Ursino, D.J. McIntyre, M. Schauer, E. Zeira, C.D. Cress, and B.J. Landi, ACS Appl. Nano Mater. 2, 118 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat A.R. Bucossi, C.D. Cress, C.M. Schauerman, J.E. Rossi, I. Puchades, and B.J. Landi, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 27299 (2015).CrossRef A.R. Bucossi, C.D. Cress, C.M. Schauerman, J.E. Rossi, I. Puchades, and B.J. Landi, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 27299 (2015).CrossRef
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Zurück zum Zitat L.W. Taylor, O.S. Dewey, R.J. Headrick, N. Komatsu, N.M. Peraca, G. Wehmeyer, J. Kono, and M. Pasquali, Carbon 171, 689 (2020).CrossRef L.W. Taylor, O.S. Dewey, R.J. Headrick, N. Komatsu, N.M. Peraca, G. Wehmeyer, J. Kono, and M. Pasquali, Carbon 171, 689 (2020).CrossRef
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Zurück zum Zitat S. Lee, K. Ko, J. Youk, D. Lim, and W. Jeong, Polymers 11, 1597 (2019).CrossRef S. Lee, K. Ko, J. Youk, D. Lim, and W. Jeong, Polymers 11, 1597 (2019).CrossRef
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Zurück zum Zitat M.R. Golobostanfard, H. Abdizadeh, S. Mohammadi, and M.A. Baghchesara, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 132, 418 (2015).CrossRef M.R. Golobostanfard, H. Abdizadeh, S. Mohammadi, and M.A. Baghchesara, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 132, 418 (2015).CrossRef
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Metadaten
Titel
Methods and Applications of Electrical Conductivity Enhancement of Materials Using Carbon Nanotubes
verfasst von
Abdullah Abdulhameed
Nur Zuraihan Abd Wahab
Mohd Nazim Mohtar
Mohd Nizar Hamidon
Suhaidi Shafie
Izhal Abdul Halin
Publikationsdatum
22.04.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 6/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-08928-2

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