碳纳米管纸-轻化112刘仰勋1101050208..

5. 巴基纸可以作为一个过滤膜，捕获空气 或液体中的微粒。巴基纸的碳纳米管，具 有不溶性和功能可与多种官能团，他们可 以选择性地删除化合物或可以作为一个传 感器。
6. 生产成本降低产 量加大，巴基纸复 合材料可作为一个 有效的装甲，也可 能应用于太空设备，
如：设想的太空电
梯。
巴基纸的制备
按照巴基纸的制备过程, 可以将巴基纸的制备
乙烯为碳源, 氩气、氢气和水 蒸气作为载气
CVD法制备的碳纳米管纸典型形貌
为什么碳源进给完毕后, 仍然通入载气一 段时间？
水蒸气对制备自支撑巴基纸起到了非常重 要的作用, 对碳纳米管也有一定的氧化作用, 微量的水蒸气可以使碳纳米管与基底脱离。
该方法的优点是用固定催化剂法直接 制备出巴基纸,同时通入一定量的水蒸气 刻蚀碳纳米管中的非晶碳,所制备的巴基 纸很纯净, 不需要任何纯化措施; 缺点是催化剂的沉积过程较复杂, 一 定程度上增加了制备成本。
一步法与两步法制备巴基纸比较
一步法制备巴基纸比两步法制备巴基纸在制备 过程上更为简单,避免了有机溶剂的使用, 并且 所得巴基纸具有良好的力学性能, 但是不易纯 化, 含有大量的非晶碳和催化剂铁颗粒等杂质, 从而限制了巴基纸的应用范围, 如在锂离子电 池上的应用。用固定 CVD 法制备的巴基纸基本 不含催化剂, 可以制备纯净的巴基纸, 但该制 备工艺需要在基底上预先沉积催化剂颗粒, 程 序较为复杂, 成本较高。总体来讲,一步法制备 巴基纸在成本和性能等方面都更有优势。
在硅基底上用 CVD 方法制 备定向排列的多壁碳纳米管 在碳纳米管的顶端 覆盖一块多微孔薄膜, 薄膜上放一个圆柱形 的圆筒
所有碳纳米管由于范德华力而 相互交缠在一起,形成定向排列 的碳纳米管巴基纸
沿着一个方向用恒定压力推 动圆筒
滚压法制备巴基纸的宏观和电镜照片
该方法克服了抽滤法制备的巴基纸中碳纳米管 弯曲和结块现象, 可以在不用添加任何表面活 性剂的情况下制备出力学性能很好的巴基纸, 能用于制备碳纳米管很长且平直排列的巴基纸。 上图为用该法制备的巴基纸的宏观( a) 和扫描 ( b)照片。 该方法的缺点是不能除去碳纳米管中的催化 剂颗粒和非晶碳等杂质,虽然可将定向排列的碳 纳米管制备成巴基纸, 但是要将本身无序排列 的碳纳米管制备成巴基纸则较为困难;同时该方 法仍然属于两步法制备巴基纸, 比一步法制备 巴基纸过程复杂。
单壁碳纳米管膜
碳纳米管纸
去离子水清洗, 甲醇清洗 （除 去残余的表面活性剂）；真空中干 燥, 使碳纳米管膜与聚四氟乙烯薄 膜分离。
抽滤多壁碳纳米管水溶液制备的巴基纸
优点是所需设备简易、 价格低廉, 在过 滤之前可以纯化碳纳米管, 从而获得铁含 量很低的巴基纸。 缺点是制备的巴基纸中碳纳米管的排 列比较弯曲, 容易结块所得巴基纸较脆, 在干燥和与过滤膜分离的过程中巴基纸容 易发生破裂。为了获得机械强度高的巴基 纸需要对碳纳米管进行官能团化处理, 这 就使得制备过程更为复杂;或者在碳纳米 管中添加一些表面活性剂, 但表面活性剂 不容易完全去除,影响了巴基纸的电学和 力学性能。
方法分为两步法和一步法。所谓两步法, 是指
先制备出碳纳米管；然后再通过适当的后处理
过程将碳纳米管制备成巴基纸的方法;而一步法
指的是直接生长出巴基纸的方法。
目前制备巴基纸的Байду номын сангаас法以两步法为主, 两步法 主要包括抽滤法、 旋涂法和滚压法。
抽滤法制作碳纳米管纸
50mg 纯度为95% 以上的高纯 单壁碳纳米管、 0. 5g 的表面活 性剂 TritonX -100 溶于50 mL 去 离子水中 超声震荡、抽滤 （孔径为0.22Lm 的 聚四氟乙烯薄膜作 为滤膜）
巴基纸的重量只是普通纸的是十分 之一，但是如果把一摞巴基纸压制成一种 复合材料，它的强度可能是钢的500倍。 与其他复合材料不同，它可以驱散热量， 如黄铜或钢，它可以进行导电，如铜或硅 一样可以导电。
由于具有很好 的电学性能, 从而 使得巴基纸在制动 器、 传感器、 电 容器、 电极、 燃 料电池和场发射显 示器等领域有着广 阔的应用前景。
碳纳米管纸（巴基纸）
轻化112班刘仰勋1101050208
引言
1991 年日本电镜专家 Iijima发现碳纳 米管, 立即引起物理界、 化学界和材料科学 界以及高新技术产业部门的广泛关注, 在科 学界掀起了继发现 C60之后关于碳同素异形
体的又一次研究热潮。碳纳米管具有优异的
物理化学特性, 在很多领域具有很好的应用
一步法制备巴基纸
——又称CVD 法（碳氢化合物在一定的温度下分解,气相碳
在基体上沉积,形成具有金刚石晶体结构的薄膜的工艺）
在硅基底上沉积一 层 5~ 20nm 厚的铝薄 层作为缓冲层
在铝薄层上沉积一 层 1~ 3nm 厚的催化 剂铁颗粒层
碳纳米管纸
生长温度为750~ 800 ℃ 碳源进给完毕后, 仍然 通入载气一段时间。
谢谢！
前景。
到目前为止, 碳纳米管的许多宏观
体都已有报道： 1·碳纳米管阵列； 2·碳纳米管长丝； 3·碳纳米管纸( 也称为 Buckypaper, 巴 基纸)； 4·碳纳米管薄膜；
巴基纸的属性
巴基纸是由相互纠缠的碳纳米管,通 过管与管间的范德华力构成的像纸一样的 碳纳米管薄层。与碳纳米管薄膜相比,巴 基纸为自支撑( Free -standing) 结构, 具有非常优异的力学性能。
旋涂法制备巴基纸
旋涂法是将碳纳米管的溶液滴加到高速旋转的基板上 来制备巴基纸的一种方法。
在石英基底上制备定向 排列的碳纳米管, 在碳纳米管的顶端用旋涂 法涂覆一层甲苯磺酸铁薄 膜,
将碳纳米管直接从石 英板上剥离, 形成强 度很好的自支撑结构。
用化学气相聚合的方法在碳 纳米管的顶端涂覆一层导电性良 好的聚乙撑二氧噻吩薄膜,并在聚 乙撑二氧噻吩薄膜的顶端浇铸 一层聚偏二氟乙烯薄膜,
旋涂法制备巴基纸的扫描电镜照片
优点是, 用可以导电的基板与碳纳米管交缠在一
起, 形成强度很好的巴基纸,而且碳纳米管具有
很好的定向性;
缺点是包含聚合物高分子, 并不是完全由碳纳米
管交缠在一起的巴基纸, 应用的领域受到一定限
制。
滚压法制备巴基纸
清华大学的范守善教授课题组发明了一种利用 多米诺效应来制备碳纳米管水平定向排列巴基 纸的滚压法。
生物燃料电池
巴基纸的应用
1. 防火，由于碳纳米管或碳纤维的致密层 的有效反射热，覆盖一层薄薄的巴基纸材 料显着提高耐火性能。 2. 如果暴露电荷，巴基纸可以用来照亮电 脑和电视屏幕。这可能是更节能，并可能 允许的亮度更均匀，比目前的阴极射线管 （CRT ）和液晶显示器（LCD）技术水平 更高。
3. 由于个别碳纳米管的已知最导热的材料之 一，巴基纸本身散热器的发展，将使计算 机及其他电子设备的散热更有效。这可能 会进一步促进电子小型化。 4. 碳纳米管纸具有 优异的电学性能， 可以用作军用飞 机的隐身涂层， 使其免受雷达侦测。