碳纳米管改性方法及其在复合材料制备中的应用

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碳纳米管复合材料的制备及其应用

碳纳米管复合材料的制备及其应用

碳纳米管复合材料的制备及其应用碳纳米管,是由碳原子组成的纳米材料,具有高强度、高导电性、高吸收率和优异的机械、电子、光学特性,具有广泛的应用前景。

而碳纳米管复合材料,是将碳纳米管与其他材料复合而成的新型材料,能够发挥两种材料的性能优异性,具有广泛的应用领域。

本文将介绍碳纳米管复合材料的制备及其应用。

一、碳纳米管复合材料制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是将碳纳米管放置在高温下,通过一系列化学反应,使其在其他材料上生长。

这种方法可控性较好,可以生长出大规模、高纯度的碳纳米管复合材料。

2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将碳纳米管和溶液混合,然后在高温下煅烧,使其形成复合材料。

这种方法简单易行,而且可以通过调整溶液中的成分和温度来控制复合材料的性能。

3. 机械混合法机械混合法是将碳纳米管和其他材料机械混合,然后通过压制、热压等方式形成复合材料。

这种方法简单易行,而且可以生产大规模的复合材料。

二、碳纳米管复合材料的应用1. 功能材料由于碳纳米管具有高导电性、高热导性和高吸收率等优异特性,因此常被用作传感器、储能材料、强化剂等功能材料的添加剂。

例如,将碳纳米管加入聚合物中可以提高聚合物的导电性和力学性能,可以被用于制作电子元器件、导电墨水等产品。

2. 生物医学领域碳纳米管具有良好的生物相容性和细胞渗透性,因此被广泛用于生物医学领域。

例如,将碳纳米管作为药物包裹物,可以提高药物的溶解度和稳定性,且能够减少药物对人体的副作用。

另外,碳纳米管还可以被用于诊断、治疗肿瘤等领域。

3. 材料强化由于碳纳米管具有高强度和高刚度等性质,可以增加其他材料的强度和硬度。

例如,将碳纳米管加入聚合物材料中,可以增加聚合物的力学性能。

而将碳纳米管加入金属材料中,则可以提高金属材料的强度和耐磨性。

4. 能源领域碳纳米管具有优异的电导率和热导率,因此被广泛应用于能源领域。

例如,将碳纳米管添加到电极材料中可以提高电池的充电效率和循环寿命。

碳纳米管复合材料的制备及应用

碳纳米管复合材料的制备及应用

碳纳米管复合材料的制备及应用碳纳米管是一种纳米级的碳材料,具有比表面积大、导电性好、机械性能佳等特性。

本文介绍了碳纳米管复合材料的制备、改性和应用,同时分析了它的发展前景,相信在不久的将来,这种复合材料能成功地应用在电容器、电池、传感器等领域,并向更广泛的领域延伸。

标签:碳纳米管;复合材料;制备;改性;应用2004年碳纳米管(CNT)第一次被发现,到现在一直备受瞩目。

碳纳米管是一种一维量子材料,它的结构特殊,管的两端封口,因此强度大,它的径向尺寸可达到纳米级,轴向尺寸为微米级,可做成性能很好的碳纤维。

通常碳纳米管可以结合石墨烯共同用于复合材料中。

石墨烯和碳纳米管复合材料可以形成三维网状结构,通过它们之间的协同效应,使其表现出比任意一种单一材料更加优异的性能,如导热性、导电性、三维空间微孔网络等特性。

1 碳纳米管复合材料的制备方法和改性1.1 碳纳米管复合材料的制备方法电泳沉积法是一种既经济而又应用广泛的沉积技术,其基本原理为:在胶体溶液中对电极施加电压时,带电胶体粒子移向电极表面放电而形成沉积层。

由于其潜在的技术应用,在所有的制备方式中,电泳沉积被认为是效果最好的一种。

原位化学还原法是一门传统的制备纳米复合材料的技术。

利用该方法可以简单、直接地制备出石墨烯/碳纳米管粉体,其步骤大都是先用Hummer法制备出氧化石墨烯,然后与碳纳米管混合分散在溶剂中,选用一种合适的还原剂进行原位还原,最终制得石墨烯/碳纳米管复合材料。

逐层沉积(LBL)法是利用逐层交替沉积的原理,通过溶液中目标化合物与基片表面功能基团的弱相互作用(如静电引力、氢键等)或强相互作用(如化学键等)驱使目标化合物自发地在基板上缔合形成结构完整、性能稳定、具有某种特殊功能薄膜的一门技术。

1.2 碳纳米管复合材料改性碳纳米管复合材料在结构上易于形成三维分级结构,因此人们会向其中添加其它物质组成三元或多元复合材料,用来增强该复合材料的导电性、机械性、储能性等性能。

碳纳米管增强陶瓷复合材料的制备与性能

碳纳米管增强陶瓷复合材料的制备与性能

碳纳米管增强陶瓷复合材料的制备与性能近年来,随着科技的不断进步,碳纳米管(Carbon nanotubes,简称CNTs)作为一种具有优异性能的新型纳米材料,引起了广泛关注。

其独特的结构和优异的性能为各个领域带来了许多创新应用。

在材料科学领域中,碳纳米管被广泛应用于复合材料的制备中,特别是在陶瓷复合材料中的应用。

本文将探讨碳纳米管在陶瓷复合材料中的制备方法以及对材料性能的影响。

在制备碳纳米管增强陶瓷复合材料时,常用的方法包括机械混合法、溶胶-凝胶法和电沉积法等。

机械混合法是一种简单有效的制备方法,通过机械研磨、球磨等手段将碳纳米管与陶瓷粉体均匀混合,然后进行烧结得到复合材料。

溶胶-凝胶法利用溶胶和凝胶的物理化学变化,将碳纳米管均匀分散在陶瓷颗粒中,再进行烧结得到复合材料。

电沉积法是一种将碳纳米管沉积在陶瓷表面的方法,这样可以有效增强材料的界面结合强度和导电性能。

无论采用何种方法制备,碳纳米管的添加可以显著改善陶瓷复合材料的性能。

首先,碳纳米管的加入可以提高陶瓷复合材料的力学性能。

由于碳纳米管具有优异的力学性能和良好的界面相容性,它们能够有效增强陶瓷材料的强度和韧性,提高其耐磨性和抗冲击性能。

其次,碳纳米管的加入还可以提高陶瓷复合材料的导电性能。

由于碳纳米管本身具有良好的导电性能,通过将其添加到陶瓷材料中,可以降低材料的电阻,提高材料的导电性能,有利于材料在电子器件等领域的应用。

除了对陶瓷复合材料的性能进行改善外,碳纳米管的加入还对其微观结构和相变行为产生影响。

研究发现,碳纳米管的添加可以促进陶瓷颗粒的致密化和晶粒细化,从而提高材料的热稳定性和尺寸稳定性。

此外,碳纳米管还可以影响陶瓷复合材料的相变行为,通过调控碳纳米管与陶瓷基体之间的界面相互作用,可以实现材料的相变控制和调节。

这些微观结构和相变行为的调控对于研究碳纳米管增强陶瓷复合材料的性能具有重要意义。

然而,尽管碳纳米管在陶瓷复合材料中的应用取得了一系列突破,但碳纳米管的添加也面临着一些挑战。

碳纳米管复合材料的制备及其应用研究

碳纳米管复合材料的制备及其应用研究

碳纳米管复合材料的制备及其应用研究碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)是一种纳米尺度的碳材料,具有极高的机械强度、导电性和导热性。

随着科技的不断进步,人们对碳纳米管也越来越重视。

尤其是碳纳米管复合材料,其制备及应用正在成为当今研究领域的热点之一。

一、碳纳米管的制备碳纳米管材料是以碳为主体的一种特殊纳米材料,其制备方法主要有两种:一种是基于碳分子的单壁碳纳米管生长法,另一种是基于石墨材料的多壁碳纳米管制备法。

前者利用气相淀积法或等离子体化学气相沉积法得到单壁碳纳米管;后者则是以天然石墨为原料,通过高温碳化、球磨、化学氧化、还原等一系列处理过程获得。

二、碳纳米管复合材料的制备碳纳米管复合材料是将碳纳米管作为增强材料,与其他基材料(如金属、聚合物等)进行复合而成的一种复合材料。

制备碳纳米管复合材料的方法有很多种,其主要方法包括:浸渍法、缠绕法、溶胶-凝胶法等。

其中,浸渍法是最常用的方法之一。

在该方法中,将碳纳米管与有机溶剂混合,使其均匀分散后,再浸渍到基材料中,放置一段时间即可形成,具有很强的增强效果。

三、碳纳米管复合材料的应用碳纳米管复合材料由于具有很好的电子传输和固体力学性能,在多个领域都有应用前景。

以下列举其中几个主要领域。

1. 材料强化由于碳纳米管的强度和硬度较高,通过将其纳米尺度的结构与其他材料复合,可以提高复合材料的力学性能。

在高端航空航天、汽车制造等领域,碳纳米管复合材料有着广泛的应用。

2. 电子器件又由于碳纳米管具有很好的导电性和导热性,复合后的复合材料也有很好的电子传输性能,可以应用于柔性电极、生物传感器等电子器件。

3. 生物医学领域生物医学领域也是碳纳米管复合材料应用的一个热点。

具有良好的生物相容性和光学性质的单壁碳纳米管,被广泛应用于药物运输、诊断及治疗方面。

综上所述,碳纳米管复合材料是一种具有非常广泛应用前景的复合材料。

再加上我国在碳纳米管领域的实力强大,我们有理由相信,碳纳米管复合材料一定会在未来的科技发展中发挥越来越大的作用。

碳纳米管增强复合材料的制备与应用

碳纳米管增强复合材料的制备与应用

碳纳米管增强复合材料的制备与应用碳纳米管 (CNTs) 是一种具有独特性能和结构的纳米材料,在材料科学领域引起了广泛的关注。

碳纳米管增强复合材料作为一种新型的材料,具有优异的力学性能和导电性能,被广泛应用于多个领域。

一、碳纳米管制备方法目前,制备碳纳米管的方法主要包括化学气相沉积(CVD)、电弧放电、溶胶凝胶等。

其中,化学气相沉积是最常用的方法之一。

该方法通过在合适的催化剂下,在适当的温度和气氛条件下使碳源气体分解生成碳纳米管。

二、碳纳米管增强复合材料的制备制备碳纳米管增强复合材料的方法多样,其中最常用的是层层堆砌和浸渍法。

层层堆砌法通过将碳纳米管和基质材料交替堆叠,形成多层结构。

而浸渍法则是将碳纳米管浸渍到基质材料中,使其均匀分散。

这两种方法能够使碳纳米管与基质材料充分接触,从而提高材料的力学性能和导电性能。

三、碳纳米管增强复合材料在航空航天领域的应用由于碳纳米管增强复合材料具有轻量、高强度和耐高温性能,因此在航空航天领域起到了重要的作用。

利用碳纳米管增强复合材料可以制备出轻量化的航空器结构件,提高飞行器的载荷能力和降低燃油消耗。

此外,碳纳米管增强复合材料还可以用于制备导电的航空器外表面,提高静电防护性能,有效减少雷击事故的发生。

四、碳纳米管增强复合材料在能源领域的应用在能源领域,碳纳米管增强复合材料也发挥着重要的作用。

例如,利用碳纳米管增强复合材料可以制备高性能的锂离子电池电极材料,提高电池的能量密度和循环寿命。

此外,碳纳米管增强复合材料还可以应用于储氢材料、超级电容器等能源存储和转化领域,为清洁能源技术的发展提供支持。

五、碳纳米管增强复合材料在医学领域的应用碳纳米管增强复合材料在医学领域的应用前景广阔。

由于碳纳米管具有良好的生物相容性和导电性能,可用于修复和重建神经组织、骨组织和心血管组织等。

此外,碳纳米管增强复合材料还可以用于制备药物传递系统,提高药物的靶向性和疗效。

六、碳纳米管增强复合材料的挑战和展望尽管碳纳米管增强复合材料具有广泛的应用前景,但还存在一些挑战。

碳纳米管增强金属复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强金属复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强金属复合材料的制备与性能研究近年来,碳纳米管增强金属复合材料备受关注,成为材料科学领域的研究热点。

碳纳米管具有高强度、高刚度、轻质等优异性能,能够显著提高金属材料的力学性能。

本文将重点探讨碳纳米管增强金属复合材料的制备方法以及其对材料性能的影响。

首先,我们来介绍碳纳米管增强金属复合材料的制备方法。

目前常用的方法主要有机械合金化法、电沉积法、溶胶凝胶法等。

其中,机械合金化法是通过球磨、挤压等机械力作用将碳纳米管与金属粉末进行混合,再通过热压、热处理等工艺进行复合。

电沉积法则是利用电化学原理,在金属基底上均匀沉积碳纳米管形成膜状结构。

溶胶凝胶法则是将碳纳米管分散于溶胶中,再通过凝胶化和热处理等步骤形成复合材料。

接下来,我们来详细讨论碳纳米管增强金属复合材料的性能研究。

首先是力学性能方面,碳纳米管的加入能够有效提高材料的强度和硬度。

研究表明,当碳纳米管的质量分数达到一定程度时,复合材料的强度会出现最大值。

其次是导电性能方面,碳纳米管具有优异的导电性能,能够显著提高金属复合材料的导电性能。

此外,碳纳米管的高比表面积还能够提高材料的催化性能和光催化性能。

最后是热导性能方面,碳纳米管良好的导热性质使得金属复合材料能够有效传导热量,提高材料的热导率。

然而,碳纳米管增强金属复合材料的研究仍存在一些挑战和问题。

首先是碳纳米管的分散性问题,碳纳米管往往会发生团聚现象导致复合材料的力学性能下降。

因此,如何有效地分散碳纳米管成为了关键。

其次是界面结合问题,由于金属和碳纳米管之间的界面相互作用弱,导致界面连接强度不高。

因此,如何增强金属和碳纳米管之间的界面结合成为了研究的重要方向。

为了解决上述问题,研究人员提出了一系列改进策略。

例如,采用表面修饰方法可以提高碳纳米管的分散性,如在碳纳米管表面修饰功能化官能团,增加与金属之间的相互作用力。

此外,通过改变制备工艺和控制工艺参数,可以调控金属和碳纳米管之间的界面结合强度,提高复合材料的性能。

碳纳米管复合材料的制备与应用

碳纳米管复合材料的制备与应用

碳纳米管复合材料的制备与应用碳纳米管复合材料这玩意儿,听起来是不是有点高大上?其实啊,它就在咱们身边发挥着大作用呢!我先给您讲讲碳纳米管复合材料是咋制备的。

简单来说,就像是做菜一样,得把各种“食材”按照一定的步骤和比例放一块儿。

制备碳纳米管复合材料,首先得有优质的碳纳米管,这就好比是菜里的主食材。

然后呢,再根据需要加入其他的材料,像金属啊、聚合物啊等等,这就像配菜和调料。

记得有一次,我在实验室里跟着一群小伙伴捣鼓这个。

那天阳光透过窗户洒进来,实验室里弥漫着一种紧张又兴奋的气氛。

我们小心翼翼地量取各种材料,眼睛紧紧盯着刻度,生怕出一点差错。

有个小伙伴因为太紧张,手一抖,多倒了一点试剂,把大家都吓得够呛。

还好,最后经过一番调整,总算是把材料都准备妥当了。

制备的过程中,温度、压力、反应时间这些条件都得严格控制。

就像烤蛋糕,时间长了短了,温度高了低了,都会影响最后的成品。

我们在操作设备的时候,那心情就跟等待考试成绩公布似的,忐忑不安。

接下来再说说碳纳米管复合材料的应用。

这可真是广泛得让人惊叹!在电子领域,它能让咱们的电子产品变得更小、更轻、性能更强大。

比如说手机,用上这种材料,电池充电速度更快,信号接收也更好。

想象一下,出门在外再也不用担心手机没电,看视频、玩游戏那叫一个顺畅,多爽啊!在航空航天领域,碳纳米管复合材料更是大显身手。

它能让飞行器的部件更坚固、更轻便,飞得更高更远。

这就好比给飞机装上了超级翅膀,让它能够轻松穿越云层,探索更广阔的天空。

在医疗领域,它也有神奇的表现。

可以用来制造更精细的医疗器械,帮助医生更准确地诊断和治疗疾病。

就像有了一双超级眼睛,能看到身体里那些细微的病变。

总之,碳纳米管复合材料就像是一个神奇的魔法棒,在各个领域都能变出令人惊喜的成果。

未来,随着技术的不断进步,相信它还会给我们带来更多意想不到的惊喜!说不定有一天,咱们的生活因为它会发生翻天覆地的变化,就像曾经难以想象的智能手机如今成为了生活必需品一样。

碳纳米管增强聚合物复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强聚合物复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强聚合物复合材料的制备与性能研究简介:碳纳米管是一种具有优异力学性能和导电性的纳米材料,已被广泛应用于聚合物复合材料中。

本文旨在介绍碳纳米管增强聚合物复合材料的制备方法、性能研究与应用前景。

1. 碳纳米管的制备方法1.1 化学气相沉积法化学气相沉积法是目前最常用的碳纳米管制备方法之一。

通过控制反应温度、反应压力和催化剂的选择和浓度,可以获得不同直径、长度和结构的碳纳米管。

1.2 电弧放电法电弧放电法是碳纳米管制备的另一种常用方法。

通过在高温、高压的条件下,将碳电极电弧放电,生成包含碳纳米管的石墨颗粒。

随后,通过化学处理将碳纳米管分离出来。

1.3 碳纳米管纤维拉伸制备法碳纳米管纤维拉伸制备法通过对多股碳纳米管进行拉伸和整合,形成具有优异性能的连续纤维。

2. 碳纳米管增强聚合物复合材料的制备2.1 碳纳米管的表面改性为了增加碳纳米管与聚合物基体的相容性和界面结合强度,可以对碳纳米管进行表面改性。

常用的表面改性方法包括氧化、还原、聚合等。

2.2 碳纳米管的分散碳纳米管在聚合物基体中的均匀分散对于复合材料的性能至关重要。

常用的碳纳米管分散方法包括超声处理、表面活化剂包覆等。

2.3 聚合物基体的选择不同类型的聚合物基体对于碳纳米管增强复合材料的性能有重要影响。

常用的聚合物基体包括聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯等。

2.4 制备工艺的优化通过调节制备工艺参数,如温度、压力和搅拌速度等,可以优化碳纳米管增强聚合物复合材料的结构与性能。

3. 碳纳米管增强聚合物复合材料的性能研究3.1 机械性能碳纳米管的引入可以显著提升聚合物复合材料的力学性能。

研究表明,适量添加碳纳米管可以提高复合材料的强度、刚度和韧性。

3.2 导电性能碳纳米管具有优异的导电性能,可以赋予聚合物复合材料良好的导电特性。

研究表明,适量添加碳纳米管可以显著提高复合材料的电导率和导电稳定性。

3.3 热稳定性碳纳米管的引入可以提高聚合物复合材料的热稳定性,延长其使用寿命。

碳纳米管增强的复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强的复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强的复合材料的制备与性能研究一、引言碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)作为一种具有优异性能的纳米材料,在复合材料领域中具有广泛的应用前景。

本文旨在探讨碳纳米管增强的复合材料的制备方法及其性能研究。

二、制备方法目前常用的碳纳米管增强复合材料的制备方法主要包括两步法和一步法。

其中,两步法主要包括碳纳米管的表面改性和复合材料的制备两个步骤。

表面改性可以利用化学修饰、物理吸附等方法,提高碳纳米管与基质的相容性,增强界面结合强度。

而复合材料的制备一般采用溶液浸渍、熔融法、层压法等方法,将碳纳米管与基质完全混合,并通过热处理、压制等过程形成复合材料。

三、性能研究1. 机械性能碳纳米管的加入可以显著提高复合材料的机械性能。

例如,研究表明,在增加了少量碳纳米管的情况下,复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高了20%和30%。

这是因为碳纳米管具有极高的强度和模量,其与基质之间的相互作用可以有效阻止裂纹的扩展,提高复合材料的抗拉强度和弯曲强度。

2.导电性能由于碳纳米管具有优异的导电性能,其加入可以使复合材料具备导电性。

实验研究表明,当碳纳米管的质量分数为1%时,复合材料的电阻率可降低至10-3 Ω·cm范围内。

这种导电性能可以应用于电子器件、传感器等领域。

3.热稳定性碳纳米管的加入可以提高复合材料的热稳定性。

热失重分析结果显示,在高温下,碳纳米管增强的复合材料的热稳定性明显优于纯基质材料。

这是因为碳纳米管具有良好的导热性能,能够快速传导和分散热量,并防止复合材料因局部高温而发生熔融。

4.其他性能除了上述性能外,碳纳米管增强的复合材料还具有其他突出的性能。

例如,研究表明,复合材料的抗腐蚀性能可以通过碳纳米管的引入得到改善;在光学性能方面,由于碳纳米管的吸光性能,复合材料可以用于太阳能电池、光电子器件等。

四、应用前景碳纳米管增强的复合材料由于其优异的性能,在诸多领域具有广阔的应用前景。

碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备与性能研究碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料,广泛应用于材料科学领域。

本文将探讨碳纳米管在陶瓷基复合材料制备与性能研究中的应用。

一、碳纳米管的结构与性质碳纳米管是由碳原子构成的空心纳米管状结构。

其具备出色的机械性能、导电性能和热导性能,同时具有较高的比表面积和柔韧性。

由于这些特性,使得碳纳米管成为研究领域广泛关注的材料之一。

二、碳纳米管与陶瓷基复合材料的制备为了进一步提高传统陶瓷材料的性能,研究人员开始将碳纳米管纳入其中。

通常采用两种方法制备碳纳米管增强的陶瓷基复合材料。

一种方法是直接混合碳纳米管与原始陶瓷均匀分布,然后通过烧结等加工方式得到复合材料。

另一种方式是先在碳纳米管表面涂覆一层金属,如镍,再与陶瓷基质进行结合。

这两种方法均能有效提高材料的性能。

三、碳纳米管在陶瓷基复合材料中的性能改善由于碳纳米管纳入陶瓷基复合材料,增强了材料的力学性能。

碳纳米管的高强度和刚性使得复合材料具有较高的强度和刚度。

同时,碳纳米管的柔韧性能可以增加复合材料的韧性,提高抗破裂性能。

这种卓越的力学性能使得陶瓷基复合材料在航空航天、汽车工业等领域具有广阔的应用前景。

此外,碳纳米管的导电性能也能够显著改善陶瓷材料的导电性。

陶瓷材料通常具有较低的导电性,然而融入碳纳米管后,复合材料变得导电性能显著提高。

这使得陶瓷基复合材料在电子器件、导电涂料等领域有了更广泛的应用。

四、碳纳米管与陶瓷基复合材料的挑战与展望尽管碳纳米管在陶瓷基复合材料中的应用前景广阔,但目前仍存在一些挑战。

首先,碳纳米管的制备成本较高,限制了其大规模应用的可能性。

其次,碳纳米管的分散性和与陶瓷基质的结合性仍需改善,以提高复合材料的性能。

此外,碳纳米管的安全性和环境问题也需要更加深入的研究。

未来的展望是改进碳纳米管的制备工艺,提高其产量并降低成本,以促进其广泛应用。

碳纳米管的制备与应用

碳纳米管的制备与应用

碳纳米管的制备与应用碳纳米管是一种越来越受到关注的纳米材料,其独特的物理和化学特性可应用于多种领域,例如电子学、材料学、生命科学等。

随着碳纳米管的研究不断深入,其制备和应用也越来越成熟。

本文将着重探讨碳纳米管的制备方法及其在不同领域中的应用。

一、碳纳米管的制备目前,常用的碳纳米管制备方法主要有两种:化学气相沉积(CVD)和电弧放电法。

化学气相沉积是一种将碳源与金属催化剂一起加热并注入气体中,在高温下使气体中的碳原子在催化剂表面上快速地聚合形成纳米管的方法。

化学气相沉积制备碳纳米管具有成本低、生产效率高、纳米管质量好等优点。

然而,该方法在控制纳米管的壁数、直径和长度等方面存在一定的局限性。

电弧放电法是将两个相对阳极极间的碳电极在惰性气体氛围下加热并放电,由于高温和高电压的作用,使碳电极表面的碳原子在惰性气体中迅速聚合形成纳米管。

电弧放电法可制备掺杂和非掺杂的多壁和单壁碳纳米管,但该方法的成本较高,操作复杂。

二、碳纳米管的应用碳纳米管具有管状结构和优异的力学、电学、导热、热稳定性等性质,成为材料学、电子学、生命科学等领域的研究热点。

下面将分别介绍碳纳米管在这些领域中的应用。

材料学方面,碳纳米管可用作材料强化剂。

将碳纳米管掺入金属基体中,可增强金属的力学性能,提高其耐磨性和耐腐蚀性。

另外,碳纳米管还可用于制备高强度、轻质复合材料,并可应用于构建高压氢气体储存材料。

电子学方面,碳纳米管可用于制备场效应晶体管、透明导电电极和微电子学器件等。

设备可用于构建柔性电子器件,例如可穿戴电子产品和生物医学传感器。

同时,碳纳米管还可用于制备超级电容器和锂离子电池等储能材料。

生命科学方面,碳纳米管可用于生物成像、生物分析和药物传输等。

碳纳米管具有优异的生物相容性和低毒性,可用于构建高灵敏度的生物传感器,并可在药物输送中用于载药。

另外,由于碳纳米管的高导电性,也可用于神经元和心脏肌细胞的组织工程和电刺激控制。

三、结论随着科学技术的发展,碳纳米管制备及其应用的研究会越来越深入。

碳纳米管的表面改性及在铜基复合材料中的应用

碳纳米管的表面改性及在铜基复合材料中的应用

这种 方 法 不 仅 能 够 提 高 CNTs的 分 散 稳 定 性,而 且 能 够保持 CNTs的 本 征 性 质 . [9] 然 而,CNTs与 这 些 材 料之间的相互作 用 相 对 较 弱 且 可 逆,无 法 长 时 间 保 持 稳 定 . [10]
超细铜粉因具 有 良 好 的 导 电、导 热 和 可 加 工 性 能 被广泛应用于电子器件领域.由于超细铜粉表面活性 高,在 空 气 中 很 容 易 被 氧 化,严 重 阻 碍 了 其 应 用 . [11] Jeong等 提 [12] 出 将 聚 NG乙 烯 基 吡 咯 烷 酮 (PVP)覆 盖 在铜表面来提高 铜 的 抗 氧 化 能 力,并 利 用 喷 墨 印 刷 技 术在塑 料 基 板 上 制 作 了 导 电 性 的 铜 图 案,然 而 铜 与 PVP 之 间 的 接 触 电 阻 大,且 PVP 需 要 很 高 的 温 度 才 能去除,难 以 实 用 化.Grouchko 等 在 [13] 40nm 的 纳 米铜表面反应形成一厚2nm 的银层,有效的阻止了铜 氧化,用其喷墨打印的图案抗氧化温度提高了150 ℃, 但是沉积银的 成 本 太 高.因 此,在 保 证 良 好 导 电 和 导 热特性,同时提 高 抗 氧 化 能 力 仍 是 超 细 铜 粉 制 备 和 应 用中尚待解决的关键技术.
周泉竹 等:碳纳米管的表面改性及在铜基复合材料中的应用
文 章 编 号 :1001G9731(2019)04G04201G06
碳纳米管的表面泉 竹1,徐 海 波1,2,杜 敏1,芦 永 红1
(1.中国海洋大学 化学化工学院,山东 青岛 266100;2.青岛海大海烯新材料有限公司,山东 青岛 266100)
中 图 分 类 号 : TB304;TB333

碳纳米管增强塑料复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强塑料复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强塑料复合材料的制备与性能研究随着科学技术的进步,人们对材料的要求也越来越高。

传统的塑料材料在某些方面存在一定的局限性,特别是在强度、硬度和耐磨性方面。

然而,碳纳米管增强塑料复合材料的出现为这些问题提供了解决方案。

本文将探讨碳纳米管增强塑料复合材料的制备方法以及其在性能研究中所取得的进展。

1. 碳纳米管的特性碳纳米管是一种由碳原子组成的空心纳米管状结构。

它具有非常优异的力学性能,具有高强度、高硬度和轻质等特点。

此外,碳纳米管还具有优异的导电和导热性能,这使得它成为一种非常理想的增强材料。

2. 制备碳纳米管增强塑料复合材料的方法制备碳纳米管增强塑料复合材料有多种方法,常用的包括机械混合、溶液浸渍和热压等。

机械混合是一种简单的方法,可以通过将碳纳米管与塑料进行机械搅拌来实现。

溶液浸渍是将碳纳米管浸渍在塑料溶液中,然后通过蒸发溶剂的方法制备复合材料。

热压则是将碳纳米管和塑料预先混合,然后通过高温和高压使它们结合在一起。

这些方法各有优缺点,研究人员根据不同应用场景和要求选择合适的制备方法。

3. 碳纳米管增强塑料复合材料的性能碳纳米管增强塑料复合材料在力学性能方面比传统塑料有了明显的提高。

碳纳米管的加入可以增加复合材料的强度、硬度和耐磨性。

此外,碳纳米管还能改善复合材料的导电和导热性能。

研究表明,适量的碳纳米管添加可以使塑料的热导率提高至原来的数百倍,这对于一些需要散热的应用场景非常重要。

4. 碳纳米管增强塑料复合材料的应用碳纳米管增强塑料复合材料在各个领域都有着广泛的应用前景。

在航空航天领域,碳纳米管增强塑料复合材料可以制备轻质高强度结构材料,用于飞机和航天器的制造。

在汽车工业中,碳纳米管增强塑料复合材料可以制备轻盈耐用的车身材料,提高汽车的燃油效率。

此外,碳纳米管增强塑料复合材料还可以用于电子设备的散热、医疗器械的制造等领域。

5. 碳纳米管增强塑料复合材料的挑战与展望尽管碳纳米管增强塑料复合材料在性能上有着显著的优势,但其制备与应用还面临一些挑战。

碳纳米管增强复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强复合材料的制备与性能研究碳纳米管增强复合材料(Carbon Nanotube Reinforced Composites,简称CNT/Composites)是近年来材料科学领域的一项重要研究内容。

通过将碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)加入到基体材料中,可以显著提升复合材料的力学性能和导电性能。

本文将从制备方法、性能改进和应用前景三个方面,介绍碳纳米管增强复合材料的研究进展。

首先,关于CNT/Composites的制备方法,最常用的方法是层层堆砌法。

这种方法通过将CNTs与基体材料交替层层叠加,利用van der Waals力使得CNTs形成三维网络结构,从而提高复合材料的强度、硬度和韧性。

此外,还可以使用溶液浸渍、阳离子交换等方法将CNTs均匀分散到基体材料中,以获得更好的综合性能。

随着科学技术的进步,制备方法不断改进,已经可以实现大规模、高效率的制备。

其次,CNT/Composites可以显著改善复合材料的力学性能。

由于CNT具有出色的力学性能,作为增强相加入到复合材料中可以使其强度和刚度大幅提升。

实验证明,仅添加少量的CNTs就可以使复合材料的强度提高近倍,同时还能增加韧性和疲劳寿命。

此外,CNT还具有优异的导电性能,使得CNT/Composites可用于电子器件和导电复合材料。

这些优良性能使得CNT/Composites成为领域内备受关注的研究课题。

最后,CNT/Composites的应用前景广阔。

在航空航天、汽车、电子等领域,对高性能材料的需求日益增长,CNT/Composites因其优异的性能而备受关注。

例如,在航空航天领域,CNT/Composites可以用于制造轻量化结构件,提升飞机的燃油效率和载荷能力。

在电子领域,CNT/Composites可以应用于柔性电子器件、传感器等领域,为电子产品的发展带来新的可能性。

此外,CNT/Composites还可以用于电池、储能材料等节能环保领域,发挥重要作用。

碳纳米管增强金属基复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强金属基复合材料的制备与性能研究

碳纳米管增强金属基复合材料的制备与性能研究近年来,碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)作为一种新型纳米材料备受关注,以其出色的力学性能和独特的导电热学性能,将其与金属基复合材料相结合,可以显著改善金属材料的性能。

本文将探讨碳纳米管与金属基复合材料的制备方法以及其对材料性能的影响。

一、碳纳米管与金属基复合材料的制备方法制备碳纳米管增强金属基复合材料的方法有许多种,常用的方法包括机械合金化、热压法、溶胶凝胶法等。

其中,机械合金化法是一种简单有效的方法,通过高能球磨或挤压等方式,使碳纳米管均匀分散在金属基中,从而获得具有良好力学性能的复合材料。

热压法则是将预先制备好的碳纳米管与金属粉末一同放置在高温高压环境中,通过热压使碳纳米管与金属表面产生结合,并最终形成复合材料。

溶胶凝胶法则是将金属前驱体和碳纳米管悬浮液混合,形成均匀的混合物,再通过热处理使其固化成块。

这些方法各有优劣,可以根据实际需要选择合适的方法。

二、碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究碳纳米管作为增强相,可以显著提高金属基复合材料的力学性能。

首先,碳纳米管具有优异的强度和刚度,可以有效地增加金属基材料的强度和硬度。

例如,将少量碳纳米管添加到铝合金中,可以明显提高其强度和硬度,并且在同等强度下降低了密度。

此外,碳纳米管还可以提高金属基复合材料的韧性和断裂韧性。

碳纳米管具有较高的延展性,当金属基复合材料发生拉伸断裂时,碳纳米管能够有效地吸收和分散应力,从而提高了材料的韧性。

研究表明,添加适量碳纳米管后,金属基材料的断裂韧性可以明显提高。

因此,碳纳米管增强金属基复合材料在航空航天、汽车制造等领域具有广阔的应用前景。

三、碳纳米管增强金属基复合材料的导电性能研究除了力学性能外,碳纳米管的导电性能也使其成为增强材料的理想选择。

金属基复合材料中加入碳纳米管可以显著提高材料的导电性能。

碳纳米管具有高导电性,能够充分增强金属基材料的导电性能。

碳纳米管复合材料

碳纳米管复合材料

碳纳米管复合材料碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料,具有极高的强度和导电性能。

碳纳米管复合材料是将碳纳米管与其他材料结合而成的复合材料,具有优异的性能和广泛的应用前景。

本文将从碳纳米管的特性、制备方法、以及在复合材料中的应用等方面进行介绍。

首先,我们来了解一下碳纳米管的特性。

碳纳米管具有极高的比表面积和机械强度,同时具有优异的导电性和导热性能。

这使得碳纳米管在复合材料中具有很大的优势,可以显著提高复合材料的力学性能和导电性能。

此外,碳纳米管还具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性,能够在恶劣的环境下保持稳定的性能。

其次,我们来看一下碳纳米管复合材料的制备方法。

目前,制备碳纳米管复合材料的方法主要包括物理混合法、化学还原法和原位合成法等。

物理混合法是将碳纳米管与其他材料进行机械混合,然后通过热压或注塑等工艺将其制备成复合材料。

化学还原法则是利用化学方法将碳纳米管与其他材料进行还原反应,形成复合材料。

原位合成法则是在制备过程中直接在碳纳米管上合成其他材料,形成复合材料。

这些方法各有优缺点,可以根据具体的应用需求选择合适的方法。

最后,我们来讨论一下碳纳米管复合材料在各个领域的应用。

碳纳米管复合材料在航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等领域都有着广泛的应用。

在航空航天领域,碳纳米管复合材料可以制备轻质高强度的结构材料,用于制造飞机、卫星等航天器件。

在汽车制造领域,碳纳米管复合材料可以制备高强度、耐磨损的汽车零部件,提高汽车的安全性和耐久性。

在电子设备领域,碳纳米管复合材料可以制备柔性电子材料,用于制造柔性显示屏、柔性电池等产品。

在医疗器械领域,碳纳米管复合材料可以制备生物相容性良好的材料,用于制造人工骨骼、人工关节等医疗器械。

总之,碳纳米管复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景,将在未来得到更广泛的应用。

随着制备技术的不断进步和应用领域的不断拓展,碳纳米管复合材料将为人类社会带来更多的惊喜和便利。

碳纳米管复合材料的制备与应用

碳纳米管复合材料的制备与应用

碳纳米管复合材料的制备与应用随着当今科技的不断发展与进步,人们对于材料的性质和用途的要求也越来越高。

在这种需求下,碳纳米管复合材料应运而生,成为了材料学中一个重要的研究方向。

本文将从碳纳米管的性质、制备方法、复合材料的应用等方面进行讨论。

一、碳纳米管的性质碳纳米管是一种具有很高强度、刚度和导电性的结晶形式的碳材料。

其结构类似于一个空心的圆柱体,由多个薄而长的碳分子组成。

碳纳米管在直径和长度上有很大的差异,因此可以分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)两种。

在物理上,两者的区别在于二者的壁数不同;在化学上,两者的化学活性也有所不同。

碳纳米管的导电性能和热导率都非常优异,尤其是SWCNTs的导电性能甚至可达到银的水平。

与此同时,碳纳米管还具有良好的力学性能,尤其是SWCNTs 的强度和刚度能够与钢铁相媲美,而且还具有良好的柔性和延展性。

二、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法有多种,其中以化学气相沉积法(CVD)和电弧放电法(Arc-discharge)最为常见。

CVD法是通过化学气相沉积来制备碳纳米管的方法,它是一种比较成熟、经济、高效的制备方法。

此外,还有一种叫做化学还原法的方法,是将氧化图形石墨还原成纳米管的方法。

三、碳纳米管复合材料碳纳米管复合材料在材料科学中拥有广泛的应用,与其他材料的复合可以制得具备特定性质的新材料。

与单一材料相比,碳纳米管复合材料不仅可以具有原材料的优点,同时还能够克服一些弱点,从而实现更加理想的使用效果。

(一)碳纳米管复合材料的制备碳纳米管复合材料的制备方法主要有两种,一种是物理法,另一种是化学法。

物理法主要是通过机械混合或融合法将碳纳米管与其他材料混合,在不改变其基本性质的情况下获得新材料;而化学法则是在碳纳米管表面进行化学修饰,使其能够更容易地与其他材料结合。

(二)碳纳米管复合材料的应用碳纳米管复合材料具有许多优异的性能,例如强度、韧性、导电性、导热性等等,因此被广泛应用于许多领域:在医学上,它可以被用作药物的携带载体;在能源方面,它则可以用来制备高效的太阳能电池或是超级电容器;在电子器件方面,它则可以被用来制造高性能的导线、晶体管等器件;在航空航天领域,更是可以用来制造轻量、高强度的航空制品。

碳纳米管复合材料的制备及应用

碳纳米管复合材料的制备及应用

碳纳米管复合材料的制备及应用作者:林创基来源:《中国化工贸易·上旬刊》2016年第07期摘要:碳纳米管是一种纳米级的碳材料,具有比表面积大、导电性好、机械性能佳等特性。

本文介绍了碳纳米管复合材料的制备、改性和应用,同时分析了它的发展前景,相信在不久的将来,这种复合材料能成功地应用在电容器、电池、传感器等领域,并向更广泛的领域延伸。

关键词:碳纳米管;复合材料;制备;改性;应用2004年碳纳米管(CNT)第一次被发现,到现在一直备受瞩目。

碳纳米管是一种一维量子材料,它的结构特殊,管的两端封口,因此强度大,它的径向尺寸可达到纳米级,轴向尺寸为微米级,可做成性能很好的碳纤维。

通常碳纳米管可以结合石墨烯共同用于复合材料中。

石墨烯和碳纳米管复合材料可以形成三维网状结构,通过它们之间的协同效应,使其表现出比任意一种单一材料更加优异的性能,如导热性、导电性、三维空间微孔网络等特性。

1 碳纳米管复合材料的制备方法和改性1.1 碳纳米管复合材料的制备方法电泳沉积法是一种既经济而又应用广泛的沉积技术,其基本原理为:在胶体溶液中对电极施加电压时,带电胶体粒子移向电极表面放电而形成沉积层。

由于其潜在的技术应用,在所有的制备方式中,电泳沉积被认为是效果最好的一种。

原位化学还原法是一门传统的制备纳米复合材料的技术。

利用该方法可以简单、直接地制备出石墨烯/碳纳米管粉体,其步骤大都是先用Hummer法制备出氧化石墨烯,然后与碳纳米管混合分散在溶剂中,选用一种合适的还原剂进行原位还原,最终制得石墨烯/碳纳米管复合材料。

逐层沉积(LBL)法是利用逐层交替沉积的原理,通过溶液中目标化合物与基片表面功能基团的弱相互作用(如静电引力、氢键等)或强相互作用(如化学键等)驱使目标化合物自发地在基板上缔合形成结构完整、性能稳定、具有某种特殊功能薄膜的一门技术。

1.2 碳纳米管复合材料改性碳纳米管复合材料在结构上易于形成三维分级结构,因此人们会向其中添加其它物质组成三元或多元复合材料,用来增强该复合材料的导电性、机械性、储能性等性能。

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碳纳米管改性方法及其在复合材料制备中的应用摘要:综述了近几年关于碳纳米管改性方法的研究进展,并针对每种方法介绍了相应的复合材料制备实例。

讨论了各种改性方法的作用原理,并对其优点和缺点进行了比较。

最后对碳纳米管增强聚合物纳米复合材料的发展前景做了展望。

关键词:改性方法碳纳米管复合材料研究进展中图分类号:tb383 文献标识码:a 文章编号:1007-3973(2012)005-118-031 前言自从1991年碳纳米管被iijima发现以来,其凭借出众的力学、电学、热学、化学性能、极高的长径比(100—1000)以及纳米尺寸上独特的准一维管状分子结构,表现出运用在未来科技领域里所具有的巨大潜在价值,迅速成为物理、化学、材料科学领域里的研究热点。

碳纳米管是由很多碳原子组合在一起形成的石墨片层卷成的中空管体,根据其石墨片层数的不同,可分为单壁碳纳米管(swnts)和多壁碳纳米管(mwnts)。

由于碳纳米管主要由碳元素组成,与聚合物的成分相似,所以可以使用cnt来增强聚合物纳米复合材料。

随着的生产cnt方法越来越简便,其价格也越来越便宜,这种方法相对于在聚合物中添加含碳填料来改善聚合物性能等传统方法,改性效果更好,市场需求更广,经济前景更乐观。

可以预见,在不久的将来cnt将会成为制备聚合物基复合材料的主要原料。

2 碳纳米管的处理由于其自身固有缺陷,碳纳米管从合成到被应用到复合材料中,需要经过纯化和表面改性两个过程。

2.1 碳纳米管的纯化目前合成碳纳米管的方法很多,但无论是经典的电弧放电法,还是新兴的水热法、火焰法、固相复分解反应制备法、超临界流体技术法制备成的碳纳米管都不可避免的被各种无定形碳颗粒、无定形碳纤维和石墨微粒等杂质附着,混杂在一起,影响其纳米粒子独有的小尺寸效应、界面效应、量子效应。

它们的化学性质也相似,不但给后续制备复合材料带来困难,而且使其性能的发挥受到很大的影响,所以必须进行纯化处理。

主要的方法是依靠碳纳米管和杂质对强氧化剂的敏感程度不一样,通过控制氧化剂的用量和氧化反应的时间来达到纯化的目的。

目前主要的氧化方法有:气相氧化法、液相氧化法、固相氧化法和电化学氧化法。

2.2 碳纳米管的改性经过纯化处理的碳纳米管仍然不能直接用来制备复合材料,由于它的惰性表面、管与管之间固有的范德华力、极大的比表面积和长径比,会使其在复合材料基体和溶液体系中产生非常严重的团聚与缠结,不利于创造良好的界面和在聚合物中的均匀分散及其优异性能的发挥。

因此为了增加碳纳米管与聚合物基体间的界面粘结力,防止界面发生滑移,需要对碳纳米管实施表面改性。

目前从本质上来说,cnt改性方法主要有2种:共价键改性(化学改性)和非共价改性(物理改性)。

2.2.1 共价键改性共价键改性是利用接枝、氧化等手段直接在cnt的侧壁上引入小分子化合物、活性官能基团(如-cooh、-oh和-nh2)等,提高cnt 的活性,从而来达到增加其在溶液和聚合物中的分散度和相容性的目的。

但是这种方法将sp2杂化的碳原子改变成了sp3杂化,使长径比大大下降,削弱了碳管的力学和电学性能,破坏了碳纳米管的结构,所以一般较少使用这类方法对cnt进行改性。

近几年通过不断改良,发现浓硝酸常温处理法和重氮化技术处理法是其中两种较为成熟且对碳管结构损伤较小的优良改性方法。

2.2.2 非共价键改性非共价键改性方法最大的优点是它在不破坏cnt结构的同时,也能克服自身固有缺陷提高其与聚合物的相容性和制备复合材料时的加工性。

一般方法是通过加入阴离子、阳离子或非离子型表面活性剂(如十二烷基硫酸钠(sds)和十二烷基苯磺酸钠(naddbs))使碳纳米管吸附在聚合物上而不发生团聚或者是加入生物大分子(如蛋白质、dna或多糖类高分子)使聚合物分子中的?%i键和cnt 上的离域?%i键发生相互作用来实现非共价键改性。

为此本文还将介绍芳香二羧酸酰胺类?%[成核剂(?%[-na)改性和离子液体改性两种改性方法。

此外还可以对cnt实行包覆改性,但其缺点是包覆分子与cnt之间的范德华力较弱,使得cnt在复合材料中传递有效载荷的能力较低,改性效果较差,应用较少。

3 碳纳米管复合材料的制备当碳纳米管经过纯化和表面改性处理后,会表现出某些优异的性能(因改性方法的不同而各具特点),将其应用到复合材料的制备中,可以进一步提高复合材料的力学、电学、化学、和生物特性等等。

下文将以实验实例介绍。

3.1 浓硝酸常温处理cnt、水相沉淀聚合法制备聚丙烯腈基碳纳米管复合材料把一定量的碳纳米管经过超声分散后,室温下浸泡在浓硝酸中,并每隔大约2h更换一次浓硝酸。

24h后取出碳纳米管,经去离子水反复洗涤、抽滤直至呈中性,再加入到去离子水中,加水溶性引发剂aps,溶解后超声分散2h。

然后将聚合单体an、共聚单体ia按一定比例混合均匀溶入其中,以水相沉淀法制备聚合物基复合材料,整个过程需通n2保护防止cnt被氧化。

实验测试表明,碳纳米管经浓硝酸常温处理后,不仅给碳管接枝上羧基,而且还保持了本身稳定的结构,使制备的复合材料预氧化温度提前,放热量和放热速率均降低,避免了集中放热;虽然结晶程度稍稍有所减弱,但并没有改变聚合物的结晶晶型和结构,但是却大大提高了导电性能。

3.2 重氮化技术处理cnt、原位氧化聚合法合成磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料聚苯胺(pani),作为制作超级电容器的绝佳材料,具有价格低廉,良好的导电性,较高的比电容,独特的掺杂/脱掺杂机理和优异的氧化/还原特性等优点,然而pani的循环稳定性差,却限制了它在电子行业里的广泛应用。

cnt的稳定性好,同时也有高导电率和大比表面积的特点,采用重氮化技术处理,合成水溶性的磺化cnt,作为原位氧化聚合的载体与pani复合,可降低pani的内阻,提高其循环稳定性,赋予pani碳纳米管复合材料极高的比电容(>300 f/g)。

经红外和紫外-可见光谱分析表明,pani与磺化cnt之间存在着?%i电子间的相互作用,并形成了电荷转移复合物,在一定范围内碳纳米管直径的越小,电荷转移复合物越多。

循环伏安实验结果显示,与单一的pani纳米棒相比(271 f/g),pani碳纳米管复合材料拥有更高的比电容(309~457f/g),呈现出更高的比电容和更快速的充放电特性。

3.3 溶液法制备聚丙烯(pp)/?%[-na-mwcnt复合材料此法选用带有共轭苯环结构的芳香二羧酸酰胺类?%[成核剂(?%[-na) 和mwcnt在冰水浴中混合,超声分散一段时间后使?%[-na 吸附在mwcnt上,通过?%i-?%i共轭作用来提高碳纳米管的分散性,低温抽滤即可得到稳定性良好的?%[成核剂改性的碳纳米管(?%[-na-mwcnt),再通过溶液法使之与pp复合,得到聚丙烯/?%[-na-mwcnt纳米复合材料。

通过广角x射线衍射(waxd)分析了复合材料的结晶形态,结果表明?%[-na-mwcnt诱导聚丙烯在短时间内生成大量尺寸较小的?%[球晶,增加了复合材料的结晶度,使得晶粒大小分布更窄,进一步提高了复合材料的电学和力学性能。

3.4 离子液体中碳纳米管复合材料制备与传统的溶剂相比,离子液体(ionic liquids,ils)作为一种新型的绿色环保溶剂及优良电解质,近几年来在碳纳米管复合材料制备中得到了广泛的应用。

离子液体是一种主要由有机阳离子和各类阴离子组成的盐类,在室温下呈现为液态。

作为“绿色”溶剂,离子液体拥有许多特异的性能:极高的热稳定性和化学稳定性;很宽的液态温度范围(-96℃到300-400℃)可以满足在恶劣环境下工作的需要;离子电导率强,电化学窗口宽;对许多物质表现出良好的溶解能力等。

经试验测试表明:cnt能够均匀地分散在ils中,而且ils独特表面修饰作用,可以通过形成细束网格结构来实现cnt 的表面功能化,赋予cnt复合材料更加优异的性能(因各种离子所带的官能基团不同而异)。

目前,zhang已经在ils中采用电沉积法合成出了cnt/纳米aupt/il复合电极,ils作为模板和活性剂提高了纳米aupt在cnt膜上的分布密度,降低了电极的电子转移电阻。

而且ils还可以依靠其阴离子与纤维素中羟基的作用,破坏纤维素分子间的氢键,有效地提高cnt在纤维素中的溶解度,采用湿纺丝干喷法制备cnt复合纤维,大大提高纤维的储能模量和机械性能。

4 结语近几年来,在材料领域里不断涌现出各种利用改性cnt与金属、聚合物复合的新型纳米复合材料,这些材料由于本身特殊复杂的纳米结构在物理、化学、生物上表现出优异的性能。

而取得这些科技成果的重大挑战就是如何提高cnt分散度和改善界面性能,达到cnt 的最佳改性。

本文较全面的综述了目前关于碳纳米管改性及其复合材料的制备方法,其中包括技术较为成熟的浓硝酸常温处理法、效果显著的重氮化技术处理法和芳香二羧酸酰胺类?%[成核剂(?%[-na)改性法、绿色环保的离子液体改性方法,以及相关的复合材料制备实例。

总的来说,随着科技的不断发展,新方法的不断涌现,cnt的改性必将变得越来越高效,高性能的cnt复合材料的开发和应用势必会越来越广。

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