碳纳米管复合材料

碳纳米管功能复合材料的应用
Haggenmueller,R等制备了有良好的力学、电学性能的聚甲基丙烯酸甲酯/ 单壁碳纳米管复合物。Bower,C.等发现含碳纳米管的热塑性塑料复合物的断 裂张力比用碳纤维改性的复合物的要高10到100倍,当复合物在受压或被拉伸 时,显示出较好的应力传递。
Lourie,O等观察了环氧树脂薄膜中单壁碳纳米管畸变和断裂模式，该复合物 对压缩弯曲的临界应力增加了30％。
Tibbetts 和 McHugh 发现，要使材料的弹性模量有相同的增长，碳 纤维的加入量约为碳纳米管的十倍。
高强度碳纳米管复合材料在航天技术中也有重要应用，美国国家航空 航天管理局在阿拉斯加会议上透露，为了在10－15年后登上火星，要 大力发展质量轻、强度高的碳纳米管聚合物复合材料，并已开始将碳 纳米管用于各种工程塑料中，对其性能进行研究
Lozano,K.等将碳纳米管分散到聚丙烯中，提高了复合材料的工作温度，其 力学模量也增加了350％。
Ajay-an,P.等合成了含5％单壁碳纳米管束的环氧树脂。
Qian,D.等制成了含多壁碳纳米管的聚苯乙烯复合材料，发现质量百分数为1 ％的碳纳米管会使聚合物的弹性模量和断裂应力分别增加36－42％和25％。
特有的内在结构(大 的长径比、不同的
手性等)
表现出的奇特物化 性能
在许多领域有着重 要的应用前景
碳纳米管复合材料的研究方向
碳纳米管的制备方法 • 制备性能、尺寸均一、结构、生长位置方式可控(定位
生长)的碳纳米管
碳纳米管的性能研究 • 场致发射性能、电光磁学性能、热力学性能、储氢吸波
性能等等。
碳纳米管的应用研究 • 纳米光电器件 • 碳纳米管／聚合物纳米复合材料
电弧法
将石墨电极置于充满氦气或氩气的反应容器中，在两极之间激发 出电弧，此时温度可以达到4000度左右。在这种条件下，石墨 会蒸发，生成的产物有富勒烯（C60）、无定型碳和单壁或多壁 的碳纳米管。通过控制催化剂和容器中的氢气含量，可以调节几 种产物的相对产量。使用这一方法制备碳纳米管技术上比较简单， 但是生成的碳纳米管与C60等产物混杂在一起，很难得到纯度较 高的碳纳米管，并且得到的往往都是多层碳纳米管，而实际研究 中人们往往需要的是单层的碳纳米管。
纳米碳管的结构
纳米碳管(CNT)，管状的纳 米级石墨晶体，是单层或多 层石墨片围绕中心轴按一定 的螺旋角卷曲而成的无缝纳 米级管，每层的C是SP2杂 化，形成六边形平面的圆柱 面
纳米碳管的特性
碳纳米管的力学性能
理论和实验研究表明，碳纳米管具有极高的强度，理论计算值为钢的100 倍。
碳纳米管的发射性能
化学气相沉积法
让气态烃通过附着有催化剂微粒的模板，在800~1200度的条件下，气态 烃可以分解生成碳纳米管。这种方法突出的优点是残余反应物为气体，可以 离开反应体系，得到纯度比较高的碳纳米管，同时温度亦不需要很高，相对 而言节省了能量。但是制得的碳纳米管管径不整齐，形状不规则，并且在制 备过程中必须要用到催化剂。
单壁碳纳米管的直径通常是几个纳米，长度可以达到几十至上百微米，长 径比很大，而且其结构完整性好，导电性很好，化学性能稳定，具备了高性能 场发射材料的基本结构特征。
碳纳米管的电磁性能
碳纳米管具有独特的导电性、很高的热稳定性和本征迁移率，比表大，微 孔集中在一定范围内，满足理想的超级电容器电极材料的要求
固相热解法
固相热解法是令常规含碳亚稳固体在高温下热解生长碳纳米管的新方法， 这种方法过程比较稳定，不需要催化剂，并且是原位生长。但受到原料 的限制，生产不能规模化和连续化。
另外还有离子或激光溅射法。此方法虽易于连续生产，但由于设备的原 因限制了它的规模
碳纳米管功能复合材料的应用
美国RTP公司开发了一系列碳纳米管配混料，截止到2003年，可供的 配混料类型有聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸脂/ABS混合料、聚苯乙烯、聚 碳酸脂、聚酯、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮，其它聚合物共混 料也在开发之中。用于航天工业中的聚合物，在飞行时外部气流与一 般材料（如玻璃纤维）增强的树脂之间产生的摩擦常引起静电而干扰 无线通讯。用碳纳米管增强工程塑料将可以在大幅度提高基体树脂力 学性能的同时解决这一问题。美国国家航空与宇宙航行局（NASA） 和休斯敦的rice大学已在准备碳纳米管在航天领域与聚合物复合的首 批应用。
香港理工大学用苯乙炔在短碳纳米管的存在下进行聚合，得到的聚苯 乙炔保持了其可溶于溶液的性能，并且发现这种碳纳米管PPA溶液在 激光脉冲照射下显示出与纯PPA不同的性能。Tang,M等研究了碳纳米 管对PPA链的影响，发现碳纳米管可保护聚合物链避免在剧烈的激光 辐射下降解。Ago等经研究发现，PPV多壁碳纳米管复合材料可用作 高效光伏器件。S.A.Curran等合成的基于共轭聚合物碳纳米管复合材 料的有机光发射二极管有更低的电流密度和更好的热稳定性。
碳纳米管功能复合材料的应用
在电性能方面，碳纳米管用作聚合物的填料具有独特的优势。加入少 量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向 树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此，其体积含量 可比球状碳黑减少很多。多壁碳纳米管的平均长径比约为1000；同时， 由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，它们填入聚合物基体时不 会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林trinity学院进行的研 究表明，在塑料中含2%－3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个 数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。
碳纳米管复合材料
姓名：王瀚 学号：21426009
目录
1
碳纳米管的简介
2
碳纳米管复合材料的研究方向
ຫໍສະໝຸດ Baidu
3
碳纳米管的制备方法
4
碳纳米管复合材料的应用
简介
碳纳米管(英语： Carbon Nanotube， 缩写CNT）是在1991 年1月由日本筑波NEC 实验室的物理学家饭岛 澄男使用高分辨透射电 子显微镜从电弧法生产 的碳纤维中发现的。
碳纳米管的吸附性能
碳纳米管具有较大的比表，特殊的管道结果以及多壁碳纳米管之间的类石 墨层隙，使其成为最有潜力的储氢材料，在燃料电池方面有着重要的作用
碳纳米管的化学性能
碳纳米管已被用于分散和稳定纳米级的金属小颗粒。由碳纳米管制得的催 化剂可以改善多相催化的选择。
碳纳米管复合材料的简介
作为纳米材料领域之一的碳纳米管（CNTs）具有独特的 物理性能，是一种具有纳米直径的管状碳纤维，它具有超 强的韧性和强度以及优异的导电性能。通过不同的复合方 法可制备出增强、导电和电磁屏蔽的优异性能的材料，具 有广泛的应用前景。