多壁碳纳米管&高密度聚乙烯复合材料的导电行为研究
碳纳米管化学物质cas号
![碳纳米管化学物质cas号](https://img.taocdn.com/s3/m/7311bfaa18e8b8f67c1cfad6195f312b3169eb89.png)
碳纳米管化学物质cas号碳纳米管化学物质CAS号- 探索这一材料在科学和工程领域的应用潜力1. 引言在当今全球对可持续发展的追求下,新型材料的研发备受关注。
碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)作为一种拥有独特性质的纳米材料,引起了广泛的兴趣。
为了更好地了解碳纳米管及其应用领域,本文将深入探讨碳纳米管化学物质的CAS号。
2. 碳纳米管简介碳纳米管是由纳米级碳原子排列而成的管状结构,具有高强度、高导电性和高导热性等卓越的性质。
它们分为单壁碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes,简称SWCNTs)和多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,简称MWCNTs)两类。
SWCNTs由单层碳原子卷曲而成,而MWCNTs则由多层碳原子卷曲而成。
3. 碳纳米管化学物质的CAS号CAS号(Chemical Abstracts Service Registry Number)是一种用于唯一标识化学物质的编码系统。
碳纳米管作为一种特殊材料,其化学物质也有对应的CAS号。
3.1 单壁碳纳米管CAS号在碳纳米管领域,SWCNTs通常由以碳为基础的原料制备而成。
该类碳纳米管的CAS号为:1333-86-4。
这一CAS号标识了SWCNTs以碳为主要成分的化学物质。
3.2 多壁碳纳米管CAS号与SWCNTs相比,MWCNTs由多层碳原子构成,因此其CAS号与SWCNTs不同。
多壁碳纳米管的CAS号为:308068-56-6。
这一CAS号唯一地标识了MWCNTs这种特殊化学物质。
4. 碳纳米管的应用潜力由于碳纳米管具有出色的材料性质,因此在多个领域中具有广泛的应用潜力。
4.1 电子学领域由于碳纳米管具有优异的导电性和导热性能,它们在电子学领域中有着重要的应用。
SWCNTs和MWCNTs可以用于制备高性能的场效应晶体管(Field-Effect Transistors,简称FETs),而且SWCNTs还可以用于制作高性能的透明电极。
多壁碳纳米管缩写
![多壁碳纳米管缩写](https://img.taocdn.com/s3/m/fece42b750e79b89680203d8ce2f0066f53364b6.png)
多壁碳纳米管缩写
多壁碳纳米管,英文缩写为MWCNTs(Multi-Walled Carbon Nanotubes),是由数层单壁碳纳米管相互包裹而成的碳纳米管结构。
其具有优异的力学、电学、导热和阻隔性能,在材料科学、电子学等领域有着广泛的应用前景。
一、MWCNTs的制备方法:
1. 化学气相沉积(CVD)法:利用化学反应在催化剂表面生长碳纳米管。
此法对于控制管径、墙数和长度具有较好的效果。
2. 空气氧化剂热法:在高温下将碳纤维直接暴露在空气氧化剂中,可制备出MWCNTs。
此方法制备简单,但产品质量较难控制。
二、MWCNTs的应用领域:
1. 复合材料:MWCNTs与聚合物、金属等材料复合后,可提高复合材料的力学强度和导电性能。
2. 电子学:MWCNTs有优异的电学性能,可应用于电极、电池等电子器件中,并有望代替传统的铜、铝等金属材料。
3. 储氢材料:利用MWCNTs的高比表面积和优异的化学稳定性,可将氢气吸附于其表面,实现氢气存储。
4. 污染物处理:MWCNTs具有较强的吸附能力,可用于处理水中的废水、有机物污染物等。
5. 传感器:MWCNTs的导电性能、力学性能和化学稳定性均具优异表现,可用于制备各种传感器。
三、MWCNTs的环境风险:
虽然MWCNTs在各个领域均具有广泛的应用前景,但其环境风险也不容忽视。
MWCNTs具有极小的直径和高比表面积,难以被传统的废水处理方法去除,可能对生物体造成潜在的长期和不可逆的毒性影响。
综上所述,MWCNTs作为一种新型的碳纳米材料,在材料科学、电子学等领域应用前景巨大,但其环境风险需要引起足够的重视。
多壁碳纳米管在红外波段的散射特性研究
![多壁碳纳米管在红外波段的散射特性研究](https://img.taocdn.com/s3/m/6780b71def06eff9aef8941ea76e58fafab04521.png)
多壁碳纳米管在红外波段的散射特性研究多壁碳纳米管(以下简称MWNTs)已成功应用于微纳电子、光电子等领域中,是一种具有独特结构和机械性能的尺寸、形状等异质纳米材料。
近年来,由于它在红外波段的特殊性能,MWNTs常被用于太阳能电池、波导器件的宽频带增强性和Humidity Sensor的结构改进。
因此,研究MWNTs红外波段的散射特性对于太阳能电池、波导器件和Humidity Sensor等技术的发展具有重要意义。
一、MWNTs的材料性能1、结构: MWNTs的结构是由重叠的多层碳环层组成,有单壁、多壁和多种结构形式。
2、化学性能: MWNTs表面可以被经典醚化反应,并能与其他小分子物质和多羟基官能团形成强相互作用,从而调节材料的物理性能。
3、热敏性:MWNTs有一定的热显性。
当热源进入MWNTs的环境,发生的吸热原理可能会把MWNTs的结构发生变化。
二、MWNTs在红外波段的散射特性1、吸收: MWNTs中的纳米颗粒会被波长在1000-1000 nm范围内的红外线吸收,并损失其能量。
这有助于减少非常短波长范围内MWNTs的反射。
2、增强: MWNTs在红外波段可对周围环境中存在的微小扰动产生增强效应,这将增大功率传输量。
如果采用多壁MWNTs作为结构材料,将可以显著提高其频率增益。
3、屏蔽效应: MWNTs的多种内部结构特性可以起到屏蔽作用,实现对红外线的吸收效果。
4、衍射: MWNTs结构复杂,使得它能以衍射把射入其中的红外线分散向多个方向,从而改变其路径。
三、MWNTs红外波段的散射性能优化研究1、结构改进: 增加MWNTs的结构复杂度,可以改变其衍射特性,并抑制其反射率。
2、表面处理: 通过化学气相沉积等方法,可以向MWNTs表面添加纳米金属粒子或分子。
这拥有改善红外散射性能的可能性。
3、应力调节: 向MWNTs表面施加外力,如应力、磁场、电场,可以调节MWNTs 的结构及其物理性能,从而调节其红外散射性能。
多壁碳纳米管的纯化方法
![多壁碳纳米管的纯化方法](https://img.taocdn.com/s3/m/d54f81775627a5e9856a561252d380eb6294231d.png)
多壁碳纳米管的纯化方法多壁碳纳米管(Multiwalled carbon nanotubes,简称MWCNTs)是由多个同心圆的石墨层所构成的碳纳米管结构。
在制备过程中,MWCNTs 往往伴随着杂质和残留物,因此需要进行纯化处理以去除这些杂质,以保证其物理和化学性质的纯净性。
本文将介绍一些常用的多壁碳纳米管的纯化方法。
1.酸洗法:酸洗法是最常用的多壁碳纳米管纯化方法之一、首先,将MWCNTs加入到强酸(如浓硝酸和浓硫酸的混合物)中,然后在搅拌的条件下进行酸洗。
酸洗的过程可以去除大部分的杂质和残留物,如金属催化剂、沉淀物和有机物。
洗涤完毕后,用去离子水或酒精洗涤脱离酸性环境,并使用离心机将碳纳米管进行沉淀、干燥和分散。
2.热处理法:热处理法是另一种常用的多壁碳纳米管纯化方法。
该方法通过高温处理MWCNTs来去除残留的催化剂和有机物。
在热处理的过程中,MWCNTs通常被置于空气或惰性气体气氛中进行。
其中,空气气氛中的高温处理(通常在500-600摄氏度)会氧化MWCNTs表面的残留有机物,而惰性气体气氛中的高温处理(通常在700-1000摄氏度)可以去除残留的催化剂。
3.离子液体浸渍法:离子液体浸渍法是一种相对温和的多壁碳纳米管纯化方法。
首先,将离子液体溶解在合适的溶剂中,然后将MWCNTs置于溶液中浸泡。
通过离子液体的相互作用,MWCNTs表面的杂质和残留物可以与离子液体结合并溶解,从而达到纯化的目的。
最后,用溶剂将MWCNTs洗涤干净,并用离心机进行沉淀、干燥和分散。
4.气相氧化法:气相氧化法是一种纯化效果较好的方法,可以去除大多数的残留物和杂质。
在气相氧化法中,MWCNTs通常被置于高温氧气或臭氧气氛中进行氧化处理。
这样可以使残留的有机物氧化为揮发性物质并挥发出去,同时氧化能够引发石墨层之间的氧化和断裂,有助于去除残留的催化剂。
总结起来,多壁碳纳米管的纯化方法有酸洗法、热处理法、离子液体浸渍法和气相氧化法等,每种方法都有其特点和适用场景。
羧基多壁碳纳米管
![羧基多壁碳纳米管](https://img.taocdn.com/s3/m/067d86cebdeb19e8b8f67c1cfad6195f312be8a5.png)
羧基多壁碳纳米管羧基多壁碳纳米管是一种具有广泛应用前景的新材料。
它由多层碳纳米管通过共价键连接而成,表面含有羧基官能团。
羧基多壁碳纳米管具有很高的比表面积和优异的机械性能,因此在能源存储、催化剂、生物医学和环境保护等领域展示出巨大的潜力。
羧基多壁碳纳米管在能源存储领域具有重要应用。
由于其高比表面积和优异的导电性能,羧基多壁碳纳米管可以用于制备超级电容器和锂离子电池。
超级电容器是一种高能量密度和高功率密度的电池,可以用于储能和电动车辆。
而锂离子电池是目前最常用的可充电电池,羧基多壁碳纳米管可以作为锂离子电池的负极材料,提高电池的循环寿命和容量。
羧基多壁碳纳米管在催化剂领域也有广泛应用。
羧基官能团可以作为活性位点,吸附反应物分子,并提供活化能,从而促进催化反应的进行。
羧基多壁碳纳米管可以作为催化剂载体,将催化剂固定在其表面上,提高催化剂的稳定性和活性。
此外,羧基多壁碳纳米管还可以通过控制羧基官能团的种类和含量来调控催化剂的选择性,从而实现对目标产物的选择性催化转化。
第三,羧基多壁碳纳米管在生物医学领域也有广泛的应用前景。
由于其良好的生物相容性和低毒性,羧基多壁碳纳米管可以作为药物传递系统,将药物载入管内,实现精确控制的释放。
此外,羧基官能团还可以与生物分子发生特异性相互作用,实现靶向输送。
羧基多壁碳纳米管还可以作为光热治疗剂,通过吸收近红外光产生热能,用于肿瘤治疗和细胞杀伤。
羧基多壁碳纳米管在环境保护领域也具有重要应用。
由于其高比表面积和良好的吸附性能,羧基多壁碳纳米管可以用于水和空气中有害物质的吸附和去除。
例如,羧基多壁碳纳米管可以吸附重金属离子、有机污染物和有害气体,净化水和空气,保护环境和人类健康。
羧基多壁碳纳米管作为一种新型材料,具有广泛的应用前景。
它在能源存储、催化剂、生物医学和环境保护等领域展示出了巨大的潜力。
随着对其性质和应用的深入研究,相信羧基多壁碳纳米管将在未来发挥更大的作用,为人类的生活和社会发展做出更大的贡献。
多壁碳纳米管cas号
![多壁碳纳米管cas号](https://img.taocdn.com/s3/m/185ce5c4ed3a87c24028915f804d2b160b4e86c2.png)
多壁碳纳米管cas号
摘要:
1.多壁碳纳米管的简介
2.多壁碳纳米管的纯化研究
3.多壁碳纳米管的性能和应用前景
4.总结
正文:
一、多壁碳纳米管的简介
多壁碳纳米管(Multiwalled Carbon Nanotubes,简称MWCNTs)是一种碳的同素异形体,其径向尺寸较小,外径一般在几纳米到几十纳米,内径更小,有的只有1nm 左右。
多壁碳纳米管的长度一般在微米级,长度和直径比非常大,可达103~106。
因此,多壁碳纳米管被认为是一种典型的一维纳米材料。
二、多壁碳纳米管的纯化研究
多壁碳纳米管的纯化研究一直是纳米科技领域的热门课题。
由于多壁碳纳米管在生产过程中往往伴随着杂质,如金属、氧化物等,因此需要进行纯化处理以满足不同应用场景的需求。
目前,多壁碳纳米管的纯化方法主要有气相沉积法、湿化学法、溶胶凝胶法等。
三、多壁碳纳米管的性能和应用前景
多壁碳纳米管具有高强度、高模量、低密度等优异的力学性能,以及高导电性、高热导性、高化学稳定性等性能,因此被认为是一种具有广泛应用前景的一维纳米材料。
多壁碳纳米管在电子、光学、能源、生物医学等领域均有潜
在的应用。
四、总结
总之,多壁碳纳米管作为一种典型的一维纳米材料,在纯化研究、性能和应用前景方面均取得了重要的进展。
多壁碳纳米管
![多壁碳纳米管](https://img.taocdn.com/s3/m/2e9485f2cf2f0066f5335a8102d276a200296091.png)
多壁碳纳米管
多壁碳纳米管(multiwall carbon nanotube)是一种由多层碳原子所构成的结构,其在近些年来受到了广泛关注,其中研究者发现它的优异的物理和化学性能,此外,它的宽范围的用途也使其成为了一种新兴的材料。
多壁碳纳米管有着单层碳纳米管的相同的优点,由结构形成的空心的“管”结构的新的能力。
多壁碳纳米管的优点主要包括低密度较高的强度和刚度,以及能够迅速吸热散热的能力。
另外,它能够在非常高的温度和压力下进行半导体交流,使之成为了一种很有前景的晶体材料。
多壁碳纳米管的应用也很广泛,它主要用于工业电子器件、电池、传感器和电磁介质中。
与其他一些传统碳材料相比,多壁碳纳米管具有更高的电导率和抗老化性能,尤其是抗氧化性,具有优良的热性能。
最近的研究发现,多壁碳纳米管还可以用于药物控释和生物传感,以及量子计算器、通信端口等,看来多壁碳纳米管把它们用到建筑和制造业以及能源和环境管理等更多行业中。
在当今这个充满竞争的时代,多壁碳纳米管技术的发展正让人眼前一亮,它的出现必将推动我们的经济和环境的发展,使得大自然受到越来越多的关注,给人们带来更美好的未来。
多壁碳纳米管cas号
![多壁碳纳米管cas号](https://img.taocdn.com/s3/m/81e934d5dbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76e31.png)
多壁碳纳米管cas号
摘要:
1.多壁碳纳米管简介
2.多壁碳纳米管的CAS号
3.多壁碳纳米管的性质与应用
正文:
多壁碳纳米管(Multi-walled Carbon Nanotubes,简称MWNTs)是一种由多层石墨烯片卷曲而成的纳米尺度的管状材料。
由于其独特的结构,多壁碳纳米管具有许多优异的性质,如高强度、高韧性、高导电性、热稳定性等。
在众多领域中有着广泛的应用前景。
CAS号(Chemical Abstracts Service Number)是一种化学物质的编号系统,用于唯一标识某种物质。
多壁碳纳米管的CAS号是207275-41-2。
这个编号可以帮助科学家和研究人员在查找和引用多壁碳纳米管的相关文献时,确保所指的是同一种物质。
多壁碳纳米管的性质和应用使其在许多领域具有广泛的研究价值和应用前景。
例如,在材料科学领域,多壁碳纳米管可用作增强剂,提高材料的强度和韧性;在能源领域,由于其高导电性,可作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池;在环境领域,由于其高比表面积,可用作催化剂载体,促进化学反应的进行。
此外,多壁碳纳米管还在生物医学、电子器件、复合材料等领域有着潜在的应用价值。
总之,多壁碳纳米管是一种具有独特性质和广泛应用前景的纳米材料。
了
解其CAS号有助于研究人员在查找和引用相关文献时确保准确性。
聚乙烯酰胺碳纳米管材料-概述说明以及解释
![聚乙烯酰胺碳纳米管材料-概述说明以及解释](https://img.taocdn.com/s3/m/f3c443dddc88d0d233d4b14e852458fb770b3829.png)
聚乙烯酰胺碳纳米管材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在聚乙烯酰胺碳纳米管材料的研究领域中,聚乙烯酰胺和碳纳米管是两种非常重要的材料。
聚乙烯酰胺是一种高分子聚合物,具有良好的可溶性和高分子链刚性,因此在许多领域中都有广泛的应用,例如材料科学、生物医学和环境科学等。
而碳纳米管则是一种具有优异性能和广泛应用潜力的纳米材料,其在电子学、催化剂、材料强化和生物医学等领域具有广泛的应用前景。
近年来,研究人员开始将聚乙烯酰胺与碳纳米管结合,形成新型的复合材料。
这种材料结合了聚乙烯酰胺和碳纳米管的优点,具有较好的力学性能、高热导率和优异的化学稳定性。
同时,聚乙烯酰胺在复合材料中的应用也能改善碳纳米管的分散性和加工性能,从而进一步提高复合材料的性能。
因此,研究聚乙烯酰胺碳纳米管材料具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
该复合材料可以应用于催化剂、传感器、能量存储和生物医学等领域,并有望在材料科学和工程领域取得突破性进展。
通过深入研究聚乙烯酰胺碳纳米管材料的性能、制备方法和应用性能,可以为该材料的工业化生产和应用提供科学依据和技术支撑。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来呈现聚乙烯酰胺碳纳米管材料的相关内容:第一部分,引言部分,将提供对本文主题的概述,介绍聚乙烯酰胺碳纳米管材料的基本背景和研究现状,引起读者的兴趣和关注。
第二部分,正文部分,将详细介绍聚乙烯酰胺和碳纳米管这两种材料的特性和性质。
首先,将介绍聚乙烯酰胺的结构、合成方法、物理性质等方面的内容,以便读者对这种聚合物有一个全面的了解。
接下来,将介绍碳纳米管的结构、性质、制备方法和应用等方面的内容,以及聚乙烯酰胺和碳纳米管之间的复合特性和相互作用。
第三部分,结论部分,将总结聚乙烯酰胺碳纳米管材料的应用前景和研究的重要性和意义。
在这一部分,将强调聚乙烯酰胺碳纳米管材料在领域中的潜在应用,展望其在材料科学、纳米技术、生物医学等领域的前景。
同时,还将强调研究聚乙烯酰胺碳纳米管材料的意义,包括促进材料科学的发展、推动纳米技术的应用等方面。
单壁碳纳米管和多壁碳纳米管
![单壁碳纳米管和多壁碳纳米管](https://img.taocdn.com/s3/m/d9940695852458fb760b5619.png)
自1991年被发现以来,碳纳米管(CNT)在全球学术界和工业界引起了极大的关注。
碳纳米管(CNT)是一种直径为纳米级的圆柱形结构,可以看做是由石墨烯层卷曲而成。
主要类型有单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT)。
性质
单壁碳纳米管是sp2杂化碳的同素异位体。
单壁碳纳米管的手性决定了碳纳米管的性质,其手性由两个整数(n,m)定义,描述了被卷碳纳米管的方向和直径。
如手性图所示,当n=m(扶手椅)或n-m=3的整数倍时,单壁碳纳米管则显示为金属性质手性图上蓝色的SWNT是金属性质的。
其他则显示为半导体性质。
碳纳米管具有优异的强度,很高的导电性或半导体性,热导性,单位质量非常大的表面积,以及独特的光学特性等材料优势。
使其运用于增强碳纤维、增强树脂和弹性体的机械强度;改进锂离子电池和超级电容器的电导性;显示器、太阳能电池和新兴固态照明技术的电极;逻辑器件、非易失性存储元件、传感器和安全标签等领域。
与多壁碳纳米管相比,单壁碳纳米管具有更有明显的优势。
但由于纯度、选择性和分散性也限制了碳纳米管的广泛应用。
由于碳纳米管的柱形结构,使其内部能够填充纳米级的分子和原子。
例如,富勒烯填充的CNT。
此外,碳纳米管还可以填充金属、水,以及分子氧等,填充在碳纳米管中的物质具有与外界相比不同的性质。
单壁碳纳米管
双壁碳纳米管
复壁碳纳米管
碳纳米管分散液
碳纳米管浆料
碳纳米纤维
其他
交叉缝式碳纳米管≥95%,直径:10-20nm,长度:5-15μm 308068-56-6。
多壁碳纳米管 碳纳米管-定义说明解析
![多壁碳纳米管 碳纳米管-定义说明解析](https://img.taocdn.com/s3/m/924071261fb91a37f111f18583d049649b660e1d.png)
多壁碳纳米管碳纳米管-概述说明以及解释1.引言1.1 概述多壁碳纳米管是一种碳纳米材料,具有多层结构和管状形态。
它们通常由几层碳原子以同心圆排列而成,因此比单壁碳纳米管具有更大的尺寸和更强的力学性能。
多壁碳纳米管在近年来引起了广泛的研究兴趣,因为它们具有优异的导电性、导热性和力学性能,可应用于电子器件、材料加固、纳米传感器等领域。
本文将探讨多壁碳纳米管的定义、制备方法以及其在材料科学中的应用,旨在深入了解这一新型碳纳米材料的特性和潜在应用。
1.2 文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,将首先对多壁碳纳米管进行概述,介绍其定义和特性,然后对文章的结构进行概述,以及本文的写作目的。
在正文部分,将深入讨论多壁碳纳米管的定义和特性,介绍其制备方法以及在材料科学领域中的应用。
最后在结论部分,对多壁碳纳米管的重要性进行总结,展望其未来的发展,并给出一些结束语。
通过这样的结构安排,读者可以全面了解多壁碳纳米管的相关知识,以及在材料科学领域中的应用前景。
1.3 目的本文旨在深入探讨多壁碳纳米管在材料科学领域的重要性和应用,探讨其制备方法及其优势特性。
通过对多壁碳纳米管的定义和特性进行详细介绍,旨在使读者了解其在各种领域的潜在应用,以及其在材料科学中的重要性。
同时,本文也旨在展望多壁碳纳米管未来的发展方向,为相关领域的研究者和从业人员提供一定的参考和启发。
希望通过本文的阐述,读者能够更深入地了解多壁碳纳米管的研究现状和未来发展方向,从而推动该领域的更进一步发展。
2.正文2.1 多壁碳纳米管的定义和特性多壁碳纳米管(MWCNTs)是由数层碳原子排列成管状结构而成的碳纳米材料。
与单壁碳纳米管(SWCNTs)相比,MWCNTs具有更复杂的结构,其中含有多个碳层,通常在10到100层之间。
这种多层结构赋予MWCNTs更强的机械性能和化学稳定性。
MWCNTs的直径通常在2到100纳米之间,长度则可达数微米至数十微米。
碳纳米管和碳纤维
![碳纳米管和碳纤维](https://img.taocdn.com/s3/m/8267e7e232d4b14e852458fb770bf78a64293a4e.png)
碳纳米管和碳纤维碳纳米管和碳纤维在现代科学技术中扮演着重要的角色。
碳纳米管是由原子尺度的碳滚筒构成的结构,具有很好的力学性能、导电性能和热稳定性。
碳纤维则是由细长的碳纤维组成的材料,具有轻量化、高强度、高模量等优异的性能。
本文将从不同的角度介绍这两种材料的特点和应用。
碳纳米管(Carbon nanotube,简称CNT)是一种由单层或多层碳原子按照一定的方式排列堆叠而成的管状结构。
碳纳米管具有很好的力学性能,其拉伸强度高达140GPa,屈服强度达到65GPa,弹性模量为1.2TPa。
由于其内部空心,所以密度很低,只有1.3g/cm3,相当于铝的1/6。
此外,碳纳米管还具有很高的导电性和热稳定性,是一种理想的纳米材料。
碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
单壁碳纳米管是由单层碳原子经过卷曲而成的管状结构,具有材料内部具有光滑的内壁面和高度的纯度等特点,它的直径一般在1-2nm之间。
多壁碳纳米管是由多层碳原子经过卷曲而成的管状结构,其中也有光滑的内壁面,但是管径较大,大部分在10-100nm之间,外径范围大多数在20-100nm之间。
碳纳米管具有很多应用,例如在电子学、能源、生物医学、机械等领域。
在电子学领域,碳纳米管可以作为高性能场效应晶体管、场发射极材料、NEMS器件、传感器和存储器等方面的应用。
在能源领域,碳纳米管可以用于制备高效电池和电容器。
在医学领域,单壁碳纳米管可以作为荧光探针和药物输送载体等。
在机械领域,碳纳米管可以制备超强材料、高性能机械部件、纳米复合材料和增强材料等。
碳纤维碳纤维(Carbon fiber)是一种由碳纤维纺织物制成的高强、高模材料,通常含碳量在90%以上。
碳纤维是由聚丙烯等基材加入耐火材料后再用高温炭化得到的。
碳纤维具有轻量化、高强度、高刚度、高耐热性、低导热、低热变形率等特点。
碳纤维可以分为多种类型,根据纤维的结构可以分为长连续纤维和短切削纤维,按照工艺流程可以分为PAN碳纤维和炭素化纤维。
碳纳米管材料的力学性能分析
![碳纳米管材料的力学性能分析](https://img.taocdn.com/s3/m/915db52d001ca300a6c30c22590102020740f2e4.png)
碳纳米管材料的力学性能分析碳纳米管作为一种新兴的纳米材料,具有独特的力学性能,引起了科学家们的广泛关注和研究。
在本文中,我将重点探讨碳纳米管材料的力学性能分析。
为了分析碳纳米管材料的力学性能,我们需要首先了解碳纳米管的结构。
碳纳米管由一个或多个层状的石墨烯卷曲而成,可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种类型。
单壁碳纳米管由一个石墨烯层卷曲而成,外径在1纳米到数十纳米之间;而多壁碳纳米管由多个石墨烯层卷曲而成,外径在数十纳米到数百纳米之间。
不同结构的碳纳米管具有不同的力学性能。
首先,我们来探讨碳纳米管的弯曲性能。
由于碳纳米管的结构特殊,其在外力作用下表现出了优异的弯曲能力。
科学家们通过实验和模拟研究发现,碳纳米管在弯曲过程中可以保持其原有的结晶质量,不会发生断裂或失去完整性。
这种优异的弯曲性能使得碳纳米管成为一种理想的纳米驱动装置的材料,例如纳米机械臂和纳米传感器等。
其次,我们来讨论碳纳米管的拉伸性能。
碳纳米管具有出色的力学强度和刚度,可以承受很高的拉伸应变。
实验和计算结果显示,单壁碳纳米管的拉伸强度可以达到几十giga帕斯卡,而多壁碳纳米管的拉伸强度甚至可以达到数百giga帕斯卡。
这种高强度的力学性能使得碳纳米管成为一种理想的增强材料,在纳米复合材料中有广泛的应用,例如强度提升的复合材料和高效能电池电极等。
此外,碳纳米管还具有优异的弹性性能和压缩性能。
由于碳纳米管的碳原子键长较短,碳纳米管具有较高的弹性模量。
实验表明,单壁碳纳米管的弹性模量可以达到几百到几千giga帕斯卡。
而且,碳纳米管在受到压缩应力的作用下,可以在一定程度上保持其结构的完整性。
这种杰出的弹性性能和压缩性能使得碳纳米管在纳米电子学和纳米机械领域有着广泛的应用潜力。
此外,碳纳米管还表现出了优异的热导性能和抗辐射性能。
由于碳原子之间的强共价键和长程有序结构,碳纳米管具有很高的热导率。
实验研究显示,碳纳米管的热导率可以达到几百到几千watt/m·K。
复壁碳纳米管和多壁碳纳米管的优缺点
![复壁碳纳米管和多壁碳纳米管的优缺点](https://img.taocdn.com/s3/m/339d8781b04e852458fb770bf78a6529647d35f4.png)
催化剂载体、生物医学、电池等领域
与MWCNTs类似,但在电池、传感器等领域也有广泛应用
备注
因其多层结构,可能具有更复杂的物理和化学性质
多层结构使得其性能在某些方面可能优于单壁碳纳米管
复壁碳纳米管和多壁碳纳米管的优缺点
特性/类别
复壁碳纳米管(MWCNTs)
多壁碳纳米管(常规)
结构
多层石墨层垂直于碳管轴心方向堆积
与MWCNTs类似,但层数更多,层间距可能略有不同
优点
1. 的电导率和热导率
2. 电导率和热导率与MWCNTs相近
3. 较高的热稳定性
3. 类似的高热稳定性
4. 制备工艺相对简单
4. 制备工艺成熟,成本相对较低(相对于单壁碳纳米管)
缺点
1. 成本较高(相对于常规碳材料)
1. 与MWCNTs类似,成本较高
2. 分散性较差,易团聚
2. 分散性也较差,可能需要特殊处理以提高分散性
3. 制备过程中可能产生杂质
3. 制备过程中也可能产生杂质
多壁碳纳米管的功能化及应用共3篇
![多壁碳纳米管的功能化及应用共3篇](https://img.taocdn.com/s3/m/26bdfbf259f5f61fb7360b4c2e3f5727a5e924dd.png)
多壁碳纳米管的功能化及应用共3篇多壁碳纳米管的功能化及应用1多壁碳纳米管的功能化及应用近年来,多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)因其特殊的物理和化学性质,成为了各种领域的研究热点。
多壁碳纳米管是由多个同心壳层组成的碳纳米管,每个层之间的间隔为0.34 nm,外径通常在5-30 nm之间,内径在2-20 nm之间。
多壁碳纳米管的物理和化学性质可以通过功能化来改变,从而使其在生物、材料、电子和能源领域等多个领域中发挥出不同的应用。
多壁碳纳米管通过不同的化学反应可以实现不同的功能化,如氧化、还原、硝化、酰化、磷酸化等。
其中,氧化是最常用的功能化方法,其可以在碳纳米管表面引入羟基、醛基、酸基等官能团,从而增加碳纳米管表面的化学反应性和溶解性。
氧化功能化还可以用于制备稳定的水分散多壁碳纳米管。
另外,多壁碳纳米管还可以实现生物分子的共价结合,从而制备出多功能的生物纳米复合材料,如药物纳米粒子和生物传感器等。
多壁碳纳米管在材料领域中的应用非常广泛。
其可以被用作增强剂来增强聚合物和金属基复合材料的力学性能,比如焊接电弧制备多壁碳纳米管增强的金属基复合材料可以达到超高的强度和硬度。
多壁碳纳米管还可以用于制备导电、导热、阻燃和光学材料。
例如,将多壁碳纳米管掺入聚合物基复合材料中可以有效地提高载流子迁移率和防静电性能。
多壁碳纳米管在电子领域中的应用也非常广泛。
因为多壁碳纳米管具有超细的管径和高表面积,所以可以被用于制备高性能的电子器件和电子传感器。
例如,将多壁碳纳米管与银纳米线复合可以制备出高导电性和柔性的导电薄膜,可以在柔性显示器、触摸屏和电子纸等领域中广泛应用。
除此之外,多壁碳纳米管还可以用于制备高效能源储存器件和催化剂。
多壁碳纳米管可以被用作超级电容器的电极材料,其高比表面积和高导电性可以大大提高电极材料的储能效率。
多壁碳纳米管还可以被用作铂基的电催化剂的载体材料,其高比表面积和优越的物理和化学稳定性可以大大提高催化剂的催化效率。
多壁碳纳米管
![多壁碳纳米管](https://img.taocdn.com/s3/m/ef9cbdd433d4b14e8524681f.png)
多壁碳纳米管/热致液晶高分子复合材料的加工及性能研究通过微型双螺杆挤出机熔融共混和微型注塑机注射成型, 制备了多壁碳纳米管/热致液晶高分子(MWCNT /TLCP) 纳米复合材料。
红外分析表明, MW CNT 表面有一定量羧基。
加工流变曲线表明, 剪切扭矩随MWCNT用量的增加而升高, 经过5 m in回流共混后, 液晶充分塑化。
扫描电镜分析表明, MWCNT在基体中均匀分散, 并与液晶形成紧密结合的界面。
拉伸试验表明, 复合材料的模量、强度和断裂伸长率均随着MWCNT的用量的增加而升高。
热致液晶高分子( TLCP) 具有高强度、高模量和自增强性能, 杰出的耐高温和冷热交变性能, 优异的阻燃性、耐腐蚀性、耐磨性、阻隔性和成型加工性能, 线胀系数和摩擦系数小, 尺寸稳定性高, 抗辐射、耐微波、综合性能十分优异, 被誉为超级工程材料。
TLCP主要应用于宇航、军事领域, 近年逐渐扩展到电子电气、汽车等民用领域。
然而, TLCP的绝缘强度高、介电常数低, 导热和导电性能差。
此外,力学性能各向同性, 断裂伸长率和焊接强度低, 价格昂贵。
为克服上述问题, 目前主要通过与其他材料复合来进一步提高TLCP 的力学性能、导电和导热性等[ 1- 4] 。
碳纳米管( CNT ) 具有卓越的力学、热学、电学等理化性能, 因而广泛用于高分子复合材料改性, 由于长径比较大, 只需添加极少的CNT, 就可以显著改善高分子基体的性能[ 5 - 6 ] 。
国内外学者对以各种聚合物为基体的CNT /聚合物纳米复合材料进行了广泛的研究, 但关于CNT /TLCP的纳米复合材料极少报道[ 7] 。
本实验主要利用熔融共混方法, 制备了MWCNT /TLCP纳米复合材料, 并对其实时加工流变性能和力学性能进行测试; 分析了MWCNT 不同用量对基体性能的影响, 为充分发挥MWCNT和TLCP两者的综合性能, 从而拓展其应用提供参考。
1实验部分11主要原料及加工设备热致液晶高分子: V ectraA950, 为对羟基苯甲酸(HBA ) 和6- 羟基- 2 - 萘酸( HNA ) 的无规共聚物, HBA 与HNA 的物质的量比73 27, 美国T icona公司; 多壁碳纳米管MWCNT: 通过化学气相沉积法制备, 平均直径小于8 nm, 长度10~ 30 m, 纯度大于95% (通过稀硝酸纯化) , 中国科学院成都有机化学研究所; 热稳定剂: GX2921, 工业级, 广州锋裕工贸有限公司。
碳纳米管分类
![碳纳米管分类](https://img.taocdn.com/s3/m/ef7f3f3702d8ce2f0066f5335a8102d277a2617a.png)
碳纳米管分类
碳纳米管可以根据不同的性质和制备方法进行分类,以下是一些常见的分类方式:
1. 单壁碳纳米管和多壁碳纳米管:单壁碳纳米管只有一个层壁,多壁碳纳米管有两个或更多个同心圆状的墙壁。
2. 扭曲碳纳米管和直壁碳纳米管:扭曲碳纳米管的形状比较弯曲,而直壁碳纳米管的形状比较直。
3. 威尔逊碳纳米管和阿姆斯特朗碳纳米管:威尔逊碳纳米管的墙壁交替出现六元和五元芳环,阿姆斯特朗碳纳米管则是六元芳环的连续排列。
4. 单端开放碳纳米管和双端开放碳纳米管:单端开放碳纳米管端口只有一个,而双端开放碳纳米管端口有两个。
5. 氮掺杂碳纳米管、硼掺杂碳纳米管等:碳纳米管可以通过掺杂不同的杂原子,如氮、硼等,来改变其电学、磁学、光学等性质。
碳纳米管的电导率
![碳纳米管的电导率](https://img.taocdn.com/s3/m/d9e9a61b2e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e2a0.png)
碳纳米管的电导率碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料,具有特殊的结构和优异的性能,被广泛应用于电子学、材料科学和生物医学等领域。
其中,电导率是碳纳米管最重要的性质之一。
碳纳米管的电导率主要取决于其结构和形态。
一般来说,碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种类型。
单壁碳纳米管是由一个单层碳原子组成的管状结构,具有较高的电导率。
多壁碳纳米管则是由多个层次的碳纳米管堆叠而成,其电导率相对较低。
除了结构,碳纳米管的电导率还受到其直径和手性的影响。
碳纳米管的直径决定了其带隙大小,从而影响了电子在管内的传输能力。
一般来说,直径较小的碳纳米管具有较小的带隙,电子的传输更为容易,因此电导率较高。
而对于具有较大直径的碳纳米管来说,带隙较大,电子传输相对困难,电导率较低。
手性是碳纳米管的另一个重要参数。
碳纳米管可以是金属手性或半导体手性,取决于其结构和直径等因素。
金属手性的碳纳米管具有较高的电导率,而半导体手性的碳纳米管电导率相对较低。
金属手性的碳纳米管主要用于电子学和导电性能较高的应用,而半导体手性的碳纳米管则更适用于光电器件和传感器等领域。
此外,碳纳米管的纯度和成长方式也对其电导率产生影响。
高纯度的碳纳米管通常具有较高的电导率,因为纯度较低的碳纳米管中可能存在杂质或缺陷,影响了电子的传输。
而成长方式则决定了碳纳米管的结构和形态,从而进一步影响了其电导率。
碳纳米管的电导率在应用中有着广泛的用途。
由于其优异的导电性能,碳纳米管被用于制造纳米电子器件,如场效应晶体管和集成电路等。
此外,碳纳米管还可用于制备导电薄膜、导电纤维和导电涂料等材料,用于各种领域的导电需求。
总之,碳纳米管的电导率是其最重要的性质之一,主要受到其结构、形态、直径、手性和纯度等因素的影响。
了解和掌握碳纳米管的电导率特性,对于其在电子学和材料科学领域的应用具有重要意义。
随着对碳纳米管的研究不断深入,相信其电导率的理解和调控会越来越全面和深入。
羧基多壁碳纳米管
![羧基多壁碳纳米管](https://img.taocdn.com/s3/m/b33c9a13bf23482fb4daa58da0116c175e0e1e7c.png)
羧基多壁碳纳米管羧基多壁碳纳米管,简称COOH-MWNTs,是一种具有广泛应用前景的纳米材料。
它们由多层壁碳纳米管构成,表面带有羧基官能团。
这种官能团赋予了碳纳米管化学反应性和可溶性,从而拓宽了其在材料科学、生物医学和能源等领域的应用范围。
COOH-MWNTs在材料科学领域具有重要的应用价值。
由于其高比表面积和优异的力学性能,COOH-MWNTs可以用于制备高性能复合材料。
将COOH-MWNTs与聚合物基体相结合,可以显著提高复合材料的力学性能、导电性能和导热性能。
此外,COOH-MWNTs还可以用作电极材料,用于制备高性能储能器件,如超级电容器和锂离子电池。
这些应用使得COOH-MWNTs在材料科学领域备受关注。
COOH-MWNTs在生物医学领域也显示出巨大的潜力。
由于其独特的纳米结构和羧基官能团的存在,COOH-MWNTs可以用作药物运载体、生物传感器和组织工程材料。
将药物包裹在COOH-MWNTs的表面,可以提高药物的溶解度和稳定性,并实现靶向输送。
此外,COOH-MWNTs还可以用于制备生物传感器,用于检测生物分子的存在和浓度。
这些应用为生物医学研究和临床诊断提供了新的工具和方法。
COOH-MWNTs在能源领域也有广阔的应用前景。
由于其高导电性和优异的电化学性能,COOH-MWNTs可以用于制备高性能储能器件和催化剂。
将COOH-MWNTs应用于超级电容器可以提高其能量密度和功率密度,使其在电动车和可再生能源中的应用更加广泛。
此外,COOH-MWNTs还可以用作催化剂载体,用于制备高效的催化剂,如金属纳米颗粒和金属氧化物纳米片。
这些应用为能源领域的可持续发展提供了新的途径和解决方案。
羧基多壁碳纳米管作为一种具有广泛应用前景的纳米材料,在材料科学、生物医学和能源等领域都具有重要的应用价值。
随着对COOH-MWNTs性质和应用的深入研究,相信它们将为人类社会带来更多的创新和突破。
碳纳米管的粒径
![碳纳米管的粒径](https://img.taocdn.com/s3/m/f294e05926d3240c844769eae009581b6ad9bd4f.png)
碳纳米管的粒径碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料,其具有独特的结构和性质,在许多领域具有广泛的应用前景。
其中一个重要的参数是碳纳米管的粒径,即管子的直径或宽度。
以下是一些相关的参考内容。
1.碳纳米管的尺寸分类根据碳纳米管的直径可以将其分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两类。
单壁碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes,SWCNTs)由一个“卷筒”形状的碳层构成,直径可以在1到3纳米之间变化。
多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,MWCNTs)则是由几个同心的碳层组成,直径通常在5到30纳米之间。
2.碳纳米管的制备方法与粒径调控碳纳米管的制备方法包括电弧放电法、化学气相沉积法、高温热解法等。
这些方法可通过控制反应条件和催化剂种类来调控碳纳米管的粒径。
例如,电弧放电法制备的碳纳米管直径通常在1到2纳米之间,而化学气相沉积法制备的碳纳米管则可以在0.7到100纳米之间调控。
3.粒径对碳纳米管性质的影响碳纳米管的粒径对其性质具有重要影响。
研究表明,单壁碳纳米管的电子输运性质随着直径的变化而变化。
较小直径的单壁碳纳米管通常表现出半导体特性,而较大直径的单壁碳纳米管则表现出金属特性。
多壁碳纳米管的导电性通常比单壁碳纳米管要好,这与其多层碳结构有关。
4.粒径对碳纳米管应用的影响碳纳米管的粒径对其应用具有重要意义。
较小直径的碳纳米管由于具有较强的量子限域效应,因此在纳米电子学和纳米器件方面具有潜在应用。
较大直径的碳纳米管则适用于增强复合材料和催化剂载体等领域的应用。
此外,根据粒径的不同,碳纳米管还可以作为催化剂、传感器和药物载体等方面的研究对象。
综上所述,碳纳米管的粒径是影响其性质和应用的重要因素。
研究和控制碳纳米管的粒径有助于深入理解其基础科学,并开发出更多实际应用。
然而,特定的粒径对应于具体的制备方法和条件,因此在实际应用中,还需要根据具体的需求和研究目的来选择合适的碳纳米管粒径。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2 结果与讨论
105
2.1 MWNTs /HDPE 复合材料的电性能研究 2.1.1 MWNTs /HDPE 复合材料的渗流行为
两种不同型号的 MWNTs/HDPE 复合材料的渗 流曲线如图 1 所示。 由图 1 可知: 长径比大的 MWNTs 填充 HDPE 复合材料的渗流区域较宽,渗流 阈值较大;填充型号为 S.MWNTs-60100 的渗流阈值 为 5.3, 填充型号为 L.MWNTs-1020 的渗流阈值为 6.5。 这 是 因 为 S.MWNTs-60100 的 MWNTs 形 态 短 粗 ,被 基 体 较 好 包 裹 ;而 型 号 为 L.MWNTs-1020 的
目前 CNTs/HDPE 复合材料的导电性研究已 有 报道,但是关于电阻率正温度系数(PTC)效应 的 [9-10] 研究尚不多见。本文通过溶液混合、超声分散的方法
制备出 MWNTs(多壁碳纳米管)/HDPE 导电复合材 料,并对其导电渗流行为、PTC 效应和结晶行为等进 行了研究。
1 试验部分
1.1 试验原料 高密度聚乙烯(HDPE),化学纯(Lupolen 5261Z),
CNTs 填 充 EP 胶 粘 剂 可 显 著 提 高 粘 接 涂 层 的 强度、耐磨性、耐蚀性和导电性能[7]。采用化学镀法在 CNTs 表面包覆金属银填充的导电胶[8],其 导 电 性 能 和粘接性能良好,能低温固化,避免了对元器件的热 损伤,可替代焊锡用于电器元件的焊接和修复,尤其 可作为用于集成电路板上微电子器件表面封装的新 型材料。
1.3 MWNTs/HDPE 复合材料的制备 按 照 m (HDPE)∶m (DCB)=1∶70 比 例 将 两 者 在
120 ℃时充分溶解,冷却至室温;采用超声波细胞粉 碎 仪 将 MWNTs 均 匀 分 散 在 DCB 中 [m (MWNTs) ∶ m (DCB)≈1∶5 000, 分 散 功 率 400~500 W]; 将 上 述 HDPE/DCB 混合物与 MWNTs/DCB 分散液充分搅拌 混合均匀,然后用超声波细胞粉碎仪(功率 500 W) 分散 15~20 min,抽滤,80 ℃真空干燥 24 h 直至恒重, 用小型粉碎机粉碎;最后将颗粒状复合材料置于模具 中,采用压力成型机压制成直径为 30 mm 和厚度为 1 mm 的圆片(成型工艺为 155 ℃、10 MPa 和 20 min)。
MWNTs 长径比大,形态细长,不易被基体包裹或包
裹不完全。 因此, 随着导电粒子浓度增大, 短粗型 MWNTs 导电粒子并不互相接触, 而是彼此靠近,当
浓度达到某一临界值时,出现隧道效应,形成导电粒
子间的导电网络,电阻急剧下降,表现出明显的渗流 行为,渗流区域较窄;长径比大的 MWNTs 之间容易
收 稿 日 期 :2010-03-01 ;修 回 日 期 :2010-03-24 。 作者简介:丁阳(1984-),江西景德镇人,硕士,主要从事碳纳米管填充聚合物复合材料等方面的研究。 E-mail:xjnm1984@
- 26 -
中国胶粘剂
第 19 卷第 6 期
高精度电阻-温度特性测试仪,自制; JSM-6700F 型 场发射扫描电镜(FESEM),日本 JEOL 公司;2910 型 MDSC 热分析仪,美国 TA 公司;MS8050 多功能万用 表,市售。
(2)微 观 形 貌 : 将 试 样 在 液 氮 中 冷 却 1 h 后 脆 断,再对试样断面进行溅射喷金处理,然后采用场发 射扫描电镜(FESEM)观察断面微观形貌;并以 DCB 作溶剂,用超声波细胞粉碎仪分散 MWNTs,分散液 滴在铝箔上烘干,用 FESEM 观察微观形貌。
(3)热性能:采用差示扫描量热(DSC)法进 行 表 征 (N2 气 氛 ,升 降 温 速 率 均 为 2 ℃/min,温度范围为 室温至 160 ℃)。
体 积 电 阻 率 / (Ω·m)
w(L.MWNTs-1020)=8% 104
103 w(L.MWNTs-60100)=8%
102 w(S.MWNTs-60100)=8%
Fig.2
20 40 60 80 100 120 140 160 温 度/℃
图 2 复合材料的阻-温特性曲线 Volume resistivity-temperature characteristic curves of composites
2.1.4 MWNTs 含量对复合材料Ts/HDPE 复 合 材 料
的PTC 强度变化如图 4 所示。 由图 4 可知:对于填充 S.MWNTs-60100 或 L.MWNTs-60100 的 MWNTs/HDPE 复合材料而言,当 w(MWNTs-60100)=7%(相对于材 料总质量而言)时,分别有一个较大值,复合材料 PTC 强度在低于或高于该含量时均变小。 这可能是 由于在渗流区间之内或附近, 不完整的或是刚刚形 成的导电网络不是均匀的, 存在局部较宽的导电通 道,这些通道有一定的稳定性,在复合材料体积膨胀 变化过程中仍然是导通的。 在大于渗流阈值的情况 下,随着 MWNTs 含量的增加,基体中形成的导电网 络逐渐完善并随 MWNTs 的交错搭接变得密集而复
1.4 测试与表征 (1) 电 性 能 : 试 样 的 体 积 电 阻 率 , 沿 厚 度 方 向 测
定,测试前都需经过热处理以消除残余应力。室温电 阻低于 107 Ω 的试样,采用 MS8050 多功能万用表的 欧姆档进行测定;室温电阻在 107~1017 Ω 的试样,按 照 GB/T 1 410-2006 标准,采用高阻仪进行测定;电 阻-温度特性,采用高精度电阻-温度特性测试仪进 行测定(升降温速率均为 1 ℃/min)。
10~20
1~2
S.MWNTs-60100
60~100
1~2
L.MWNTs-1020
10~20
5~15
L.MWNTs-60100
60~100
5~15
1.2 试验仪器 JY92-IIN 超声波细胞粉碎仪,宁波新芝生物科
技股份有限公司;DZF-6020 真空干燥箱,上海一恒 科学仪器有限公司;SL-45 压力成型机,上海第一橡 胶机械厂;ZC36 高阻仪, 上海第六电表厂;RT109A
发生团聚,影响其分散效果,故其形成导电网络所需 的导电填料含量相对较高,即渗流阈值较大。
体 积 电 阻 率 / (Ω·m)
1016
1014
1012
1010
108
L.MWNTs-1020/HDPE
106 S.MWNTs-60100/HDPE 104
102 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 w(MWNTs)/%
德国 BASF 公司;多壁碳纳米管(MWNTs),化学纯, 深圳纳米港有限公司(型号规格如表 1 所示);1,2-邻 二氯苯(DCB),分析纯,天津市光复精细化工研究所。
表 1 MWNTs 的型号与规格 Tab.1 Type and size of MWNTs
型号
直 径 /nm
长 度 /μm
S.MWNTs-1020
图 1 两种 MWNTs/HDPE 复合材料的渗流曲线 Fig.1 Flow curves of two MWNTs/HDPE composites
2.1.2 MWNTs 结构对复合材料电阻率-温度特性影响 三 种 MWNTs/HDPE 复 合 材 料 的 阻 - 温 特 性 曲
线如图 2 所示。由图 2 可知:在填充浓度相同的情况 下,填充 S.MWNTs-60100 的复合材料,其室温体积 电阻率相对最小(为 70 Ω·m);MWNTs 的长径比越 大,复合材料的 PTC 强度(PTC 转变时,电阻的峰值 与室温下的阻值之商的对数)越小,在低于基体熔点 温度下的电阻越大。 由于长径比大的 MWNTs 长而 细,在聚合物基体中易发生团聚,影响其分散程度及 导电网络的完善程度, 故当 MWNTs 含量超过其渗 流阈值时, 长径比大的 MWNTs 所填充的复合材料 的电阻较大。当温度达到 HDPE 基体熔点时,因长径 比大的 MWNTs 抱团效应较强, 导电粒子间的作用 力较大,因此基体膨胀时对形成MWNTs 的导电网络
不 同 L.MWNTs -60100 含 量 时 MWNTs/HDPE 复合材料阻-温特性曲线对比如图 3 所示。 由图 3 可知:复合材料的 TPTC-NTC(体积电阻率达到极值点的 温度)与 MWNTs 用量无关;随着 MWNTs 含量的增 加,复合材料的室温体积电阻率逐渐减小,PTC 效应 逐 渐 减 弱 ;当 温 度 超 过 TPTC-NTC 时 ,体 积 电 阻 率 的 减 小趋势变缓,反映出的 NTC(负温度系数效应)效应 也逐渐减弱。 这是因为在温度达到 HDPE 基体熔点 时, 基体体积膨胀对因隧道效应形成的导电网络有 很大的破坏;但随着基体中 MWNTs 含量逐渐增加, 单位体积导电粒子增多,MWNTs 相互作用力会逐渐 加大,基体体积膨胀对导电网络破环程度逐渐减小, 导电网络恢复加快,导致复合材料 PTC 和 NTC 强度 都在逐渐减小。
第 19 卷第 6 期
丁 阳等 多壁碳纳米管/高密度聚乙烯复合材料的导电行为研究
- 27 -
体 积 电 阻 率 / (Ω·m) PTC 强度
破坏程度较小, 对应复合材料的 PTC 强度也较小; 而长径比较小的 MWNTs 分散较好, 导电粒子间的 作用力较弱, 基体膨胀对因隧道效应形成的导电网 络破坏较严重, 故长径比小的 MWNTs 所填充的复 合材料,其 PTC 强度较大。 2.1.3 MWNTs 含量对复合材料电阻率-温度特性影响
107
106
105 w(L.MWNTs-60100)=7%
104 w(L.MWNTs-60100)=8%
103 w(L.MWNTs-60100)=9%
w(L.MWNTs-60100)=10% 102
20 40 60
80 100 120 140