碳纳米管的改性及其应用
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》篇一一、引言碳纳米管（CNTs）作为一种具有独特物理和化学性质的材料，自被发现以来便在各个领域展现出巨大的应用潜力。
粘胶纤维作为重要的纺织原料之一，其在各种服装、家纺等产品的应用中占据重要地位。
近年来，将碳纳米管引入粘胶纤维中，通过改性技术提升其性能，已成为纺织材料领域的研究热点。
本文将重点探讨碳纳米管的改性方法及其在粘胶纤维中的应用。
二、碳纳米管的改性2.1 碳纳米管的基本性质碳纳米管是一种具有独特结构的一维纳米材料，具有高强度、高导电性、高热稳定性等优点。
然而，由于碳纳米管的表面能高、容易团聚，导致其在实际应用中难以充分发挥其性能。
因此，对碳纳米管进行改性成为提高其应用性能的关键。
2.2 碳纳米管的改性方法（1）化学改性：通过引入官能团或高分子链等方式改变碳纳米管的表面性质，降低其表面能，提高分散性和相容性。
（2）物理改性：利用物理手段如超声波、电场等对碳纳米管进行分散和排列，改善其在复合材料中的分布和取向。
（3）生物改性：利用生物分子如蛋白质、多糖等对碳纳米管进行包覆和修饰，提高其生物相容性和生物活性。
三、碳纳米管在粘胶纤维中的应用3.1 粘胶纤维的基本性质及应用粘胶纤维是一种以天然纤维素为原料的纺织纤维，具有优良的吸湿性、透气性和舒适性。
然而，粘胶纤维的强度和耐磨性有待提高。
通过将碳纳米管引入粘胶纤维中，可以改善其性能。
3.2 碳纳米管在粘胶纤维中的应用方式（1）直接添加法：将改性后的碳纳米管直接添加到粘胶纤维的制备过程中，通过共混、共聚等方式制备复合纤维。
这种方式简单易行，可以有效提高粘胶纤维的力学性能和导电性能。
（2）表面修饰法：利用碳纳米管的特殊性质，对其表面进行修饰，使其与粘胶纤维分子产生相互作用，从而提高粘胶纤维的性能。
例如，利用含氨基的硅烷偶联剂对碳纳米管进行表面处理，使其与纤维素分子产生氢键作用，提高碳纳米管在粘胶纤维中的分散性和相容性。
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》篇一一、引言碳纳米管作为一种具有独特结构和优异性能的新型纳米材料，近年来在材料科学领域引起了广泛关注。
其独特的电学、热学和力学性能使其在众多领域具有潜在的应用价值。
粘胶纤维作为一种常见的纺织纤维，具有优良的吸湿性、透气性和舒适性。
然而，粘胶纤维的力学性能和功能性仍需进一步提高。
将碳纳米管进行改性并应用于粘胶纤维中，有望进一步提升粘胶纤维的性能。
本文将重点探讨碳纳米管的改性方法及其在粘胶纤维中的应用。
二、碳纳米管的改性方法碳纳米管的改性是为了提高其溶解性、分散性和与其他材料的相容性，以便更好地应用于实际领域。
常见的碳纳米管改性方法包括表面化学改性、表面物理改性和共价改性等。
1. 表面化学改性表面化学改性是通过引入含氧、氮、硫等元素的官能团，对碳纳米管表面进行化学修饰。
这种方法可以有效地提高碳纳米管在溶剂中的溶解性和分散性，同时还能改善其与其他材料的相容性。
常用的化学改性方法包括酸氧化法、胺化法等。
2. 表面物理改性表面物理改性主要包括物理吸附、等离子体处理和沉积等方法。
这些方法可以在碳纳米管表面引入其他物质，改变其表面性质。
例如，通过等离子体处理可以在碳纳米管表面引入含氧、氮等元素的基团，提高其亲水性和分散性。
3. 共价改性共价改性是通过共价键将其他分子或聚合物链连接到碳纳米管表面，从而改变其性质。
这种方法可以实现对碳纳米管的定向功能化，但其过程较为复杂，需注意保持碳纳米管结构的完整性。
三、碳纳米管在粘胶纤维中的应用将改性后的碳纳米管应用于粘胶纤维中，可以进一步提高粘胶纤维的力学性能、导电性能、热学性能等。
具体应用方式包括制备碳纳米管/粘胶复合纤维、碳纳米管/粘胶导电纤维等。
1. 制备碳纳米管/粘胶复合纤维通过将改性后的碳纳米管与粘胶纤维进行共混、纺丝等工艺，可以制备出具有优异性能的碳纳米管/粘胶复合纤维。
这种纤维具有较高的强度、模量和韧性，同时保持良好的吸湿性和透气性。
碳纳米管在环氧树脂改性中的应用研究进展
碳纳米管（CNTs）是由石墨片层卷曲而成的接近理想的圆柱形晶须（一维纳米材料、轻质且六边形结构连接完美）[1]，具有优异的力学性能、热稳定性和导电性，并且其柔韧性佳（最大弯曲角度超过110°），是复合材料理想的改性剂和功能型增强材料。
因此，CNTs 已广泛应用于聚合物基复合材料的改性，并且已成为全世界材料学家关注的焦点之一[2-3]。
环氧树脂（EP）具有良好的力学性能、粘接性能、电绝缘性能和化学稳定性能，因而已广泛应用于国民经济和国防建设等诸多领域，并且在电气、汽车、航空和电子等领域中具有不可取代的地位。
然而，EP最大的缺点是交联固化后脆性较大、耐冲击性和耐应力开裂性能较差。
采用纳米粒子对EP 进行改性，可有效克服EP 的不足之处，并且既能保持EP 良好的电绝缘性能，又能提升EP 基复合材料的耐腐性、加工性和粘接性能[4]。
EP 中引入CNTs 后虽可改善其各项性能，但两者并不是有机相和无机相简单的加和，而是在纳米范围内的结合，故两相界面间存在着较强或较弱的相互作用力，两者复合后，可得到集无机、有机和纳米粒子等诸多特性于一体的新材料[5-6]。
1 ·CNTs 的化学改性处理虽然CNTs 具有优异的力学性能和热性能，是制备高性能聚合物基复合材料理想的增强材料[7-8]，但CNTs 表面的化学惰性使其与聚合物基体之间的相互作用力很小、相容性差。
因此，对CNTs 表面进行处理，可制得性能优良的CNTs/聚合物基复合材料。
CNTs 的表面处理可分为共价法和非共价法两种[9]：共价法一般为化学方法，其主要目的是使CNTs表面在强酸作用下氧化成羧基，然后将某些官能团通过与羧基的反应而引入体系中，如此可有效提高CNTs 和特定聚合物基体之间的相容性。
非共价法一般采用物理方法提高CNTs 在基体树脂中的均匀分散性，并且在不破坏CNTs 结构的同时赋予其新的性能，但这种方法不稳定，CNTs 的性能会随时间延长或环境改变而变化。
纳米管及其改性
要很高，相对而言节省了能量。
缺点：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。
其他方法
固相热解法 离子或激光溅射法 聚合反应合成 催化裂解法
第三部分 碳纳米管改性
PART 03
碳纳米管的预处理 碳纳米管的共价键功能化改性
碳纳米管的侧壁功能化改性
碳纳米管的预 处理 1.加热
聚焦于石墨靶上。在激光照射下生成气态 碳，这些气态碳和催化剂粒子被气流从高 温区带向低温区时，在催化剂的作用下生 长成CNTs。
化学气相沉积法
化学气相沉积法，或称为碳氢气体热解法：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。 优点：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
热学性能
CNTs具有良好的传热性能，并且由于具有非常大的长径比，因此其沿着长度方向的 热交换性能很高，而其在垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，CNTs可以 用来制备高各向异性的热传导材料。
碳的石墨化程度越高，其导热系数越大。CNTs有着较高的热导率，只要在复合材料
中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会得到很大的改善。
碳纳米管的应用 4.能量储存和环境
a. 高电子传输速率和机械完整性：倍率性 能和
循环寿命 b. 高面密度: 高能量密度和功率密度 c. 减少载流子重组和增强抵制光致氧化 d. 机械和电化学强韧的纳米多孔网络：电化学氧 化取除有机污染物、细菌和病毒
碳纳米管的应用 5.生物工程
a.
尺寸和化学与生物分子兼容：生物传感器和医疗器械 （DNA和蛋白质微阵列检测， 二氧化氮传感器，心肌肌钙蛋白传感器等）
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》范文
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》篇一摘要：随着科技的发展，碳纳米管因其独特的物理化学性质在材料科学领域中受到了广泛的关注。
本文旨在探讨碳纳米管的改性方法及其在粘胶纤维中的应用，通过改性增强碳纳米管的性能，并探讨其在粘胶纤维中的潜在应用价值。
一、引言碳纳米管（Carbon Nanotube, CNT）作为一种新型的纳米材料，具有优异的机械、电气和热学性能。
然而，由于碳纳米管本身的亲疏水性、分散性和界面相容性等问题，限制了其在多个领域中的广泛应用。
针对这一问题，碳纳米管的改性成为了研究热点。
本文将重点讨论碳纳米管的改性方法及其在粘胶纤维中的应用。
二、碳纳米管的改性方法1. 化学改性：通过引入官能团或改变碳纳米管表面的化学性质，提高其亲水性和分散性。
这种方法可以有效地改善碳纳米管与其他材料的相容性。
2. 物理改性：包括表面涂覆、包裹以及其他物理手段来改变碳纳米管的表面形态和结构，以提高其性能。
3. 生物改性：利用生物分子或生物聚合物对碳纳米管进行修饰，以增强其生物相容性和生物活性。
三、改性后的碳纳米管在粘胶纤维中的应用1. 增强纤维的机械性能：改性后的碳纳米管可以有效地提高粘胶纤维的拉伸强度、模量和韧性。
通过将改性后的碳纳米管与粘胶纤维进行复合，可以显著提高纤维的机械性能。
2. 改善纤维的功能性：改性后的碳纳米管具有优异的导电、导热和电磁屏蔽性能，可以赋予粘胶纤维更多的功能性。
例如，可以作为抗静电、抗电磁辐射和热管理材料的理想选择。
3. 提高纤维的抗老化性能：改性后的碳纳米管可以有效地提高粘胶纤维的抗老化性能，延长其使用寿命。
四、实验研究本文通过实验研究了改性碳纳米管在粘胶纤维中的应用。
首先，我们采用化学方法对碳纳米管进行改性，然后将其与粘胶纤维进行复合。
通过对比实验，我们发现改性后的碳纳米管能够显著提高粘胶纤维的机械性能和功能性。
此外，我们还研究了不同比例的碳纳米管对粘胶纤维性能的影响，以确定最佳的比例。
碳纳米管改性方法及其在复合材料制备中的应用
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。
碳纳米管的表面改性 [兼容模式]
![碳纳米管的表面改性 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/28323e7127284b73f2425022.png)
碳纳米管的表面改性1、碳纳米管的简单介绍碳纳米管是由碳六边形的石墨烯片同轴排列、两端被像富勒烯结构的端帽封口而形成一个微小的管，直径从几个埃到十几个纳米，长度可以到达几个厘米。
碳纳米管有单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种主要类型单壁碳纳米管多壁碳纳米管CNT的优良性能⏹独特的分子结构：具有显著的电子特性,是构建下一代电子器件和网络颇具吸引力的材料⏹非凡的抗张强度：可用于制造CNT加强纤维和用作聚合物添加剂⏹在分析化学领域的应用包括制作各种特定用途的生物/化学传感器及纳米探针(例如,用作原子力显微镜探针尖,在体检测的生物探针等)高的比表面积和极强的吸附性碳纳米管作为储⏹高的比表面积和极强的吸附性：碳纳米管作为储氢、储能材料CNT 的局限性⏹在电子线路的微型化方面，因为CNT 是极端疏水的,并形成不溶的集合体,很难组装成有用的结构⏹由于CNT 的化学惰性,连接纳米簇之前要首先对其表面进行活化和分散。
⏹制备、处理或操作这种纳米工程组分或共聚物时制备、处理或操作这种纳米程组分或共聚物时,需要先分散和溶解CNT,但CNT 在一般有机溶剂和水中是不溶的。
⏹CNT 的许多潜在应用都需要了解它的光激发态的性能,但CNT 在溶剂中的不溶性限制了对其的定量研究。
2、碳纳米管的表面改性⏹共价功能化：一般采用的手段是用浓酸氧化开口,截成短管,使末端或(和)侧壁的缺陷位点带上羧基,然后再进行修饰1）端口功能化Chen等[1]利用氧化开口的SWNT与SOCl2反应,再与十八胺反应,将长的脂肪链连接到CNT上,实现了CNT在有机溶剂中的溶解。
溶解的CNT与卡宾试剂进行溶液反应,实现了管壁卡宾功能化,开辟了碳管管壁的液相化学Liu等[2]同样是利用氧化开口的SWNT,通过酰化胺化反应将NH2(CH2)11SH接到碳管的端口,进一步实现了金纳米颗粒的固定;进步实现了金纳米颗粒的固定Nguyen等[ 3 ]构置垂直排列的CNT阵列纳米电极平台,采用在CNT间隙填充旋压玻璃( spin on glass, SOG)的方法,进行端口选择性氧化、继而采用碳化二亚胺辅助活(spin on glass SOG)进行端口选择性氧化继而采用碳化二亚胺辅助活化法,实现了CNT阵列的端口核酸功能化侧2）侧壁功能化Hazani等[ 4 ]通过碳化二亚胺辅助酰胺化,实现了SWNT胺基功能化的低聚核苷酸的共价修饰,得到高水溶性的加合物。
碳纳米管的性能及其在海水淡化中的应用
碳纳米管的性能及其在海水淡化中的应用摘要碳纳米管是近年来国内外广泛关注的一类纳米材料，具有一维特征孔道结构，能够有效促进液体分子的传输速率，是理想的海水淡化膜分离材料。
通过将其引入到常用的海水淡化膜基质中，借以提高膜的分离性能，逐渐成为膜分离领域的一个研究热点。
结了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏中的应用研究现状并分析了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏应用中的挑战，探讨了碳纳米管在海水淡化膜分离材料中的应用潜力。
１碳纳米管的结构与功能Ｋｒｏｔｏ和Ｓｍａｌｌｅｙ于１９８５年首次发现了碳纳米管，直到１９９１年，由Ｉｉｊｉｍａ首次成功制备了碳纳米管。
碳纳米管是一种由单层或多层石墨烯同轴缠绕而成的柱状或层套状的管状物，碳原子以ｓｐ２杂化为主并混有ｓｐ３杂化。
碳纳米管性能优异，在微电子、生物医药和聚合物复合材料加固等方面应用潜力巨大。
碳纳米管具有独特的本征空腔结构，输水能力超强，水分子在碳纳米管中的传输速度比理论计算的高出几个数量级。
Ｈｕｍｍｅｒ等采用分子动力学模拟水分子在碳纳米管中的流动行为，并提出了水分子在碳纳米管中的快速输送机理：首先，水分子在碳纳米管内部形成强力、规则的氢键，利于水分子快速通过；其次，碳纳米管内腔疏水、无极性，与水分子之间的相互作用非常弱，水分子能够无摩擦地通过碳纳米管。
Ｔｈｏｍａｓ等通过研究水分子在不同直径和长度的碳纳米管内的传输动力学，证明碳纳米管的内径对水分子的传输速度起决定作用。
随着内径的增大，水分子在碳纳米管中的构型逐渐由线性链变为堆叠五边形和六边形，最后成为无规则水流（见图１）。
当碳纳米管内径为０．８３ｎｍ时，水分子成线性链，流速达到最大。
脱盐效果优异是碳纳米管在膜分离技术应用中的另一个重要性能。
碳纳米管的内径和尺寸排阻效应与毛细管行为的临界尺寸相当，能够在内壁形成能垒，只允许水分子通过，而水合离子则需要克服能垒后通过。
碳纳米管的内径对离子截留率的影响至关重要，当内径由０．６６ｎｍ增大到０．９３ｎｍ时，脱盐率由１００％降低到９５％。
《2024年碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》范文
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》篇一摘要：随着材料科学和纳米技术的快速发展，碳纳米管因其独特的物理化学性质而成为众多科研领域的研究热点。
碳纳米管的改性及其在纤维中的运用逐渐引起行业内的关注，尤其是与粘胶纤维的结合。
本文将探讨碳纳米管的改性方法，以及其在粘胶纤维中的应用及其潜在的优势。
一、引言碳纳米管作为一种一维纳米材料，具有优异的力学、电学和热学性能。
近年来，随着对其应用的深入研究，其改性技术和应用领域不断扩大。
特别是将碳纳米管与粘胶纤维相结合，不仅能提高纤维的综合性能，还有望推动纺织和材料科学领域的发展。
二、碳纳米管的改性技术1. 化学改性：通过引入不同的官能团或化学物质，改变碳纳米管的表面性质，增强其与其他材料的相容性。
2. 物理改性：利用物理手段如超声波处理、电场处理等，改变碳纳米管的聚集状态和分散性。
3. 生物改性：利用生物分子的作用，如酶处理或生物聚合物的包覆，提高碳纳米管的生物相容性。
三、碳纳米管在粘胶纤维中的应用1. 力学性能提升：通过将改性后的碳纳米管与粘胶纤维结合，能够显著提高纤维的拉伸强度和韧性。
2. 电学性能增强：碳纳米管具有优异的电导性能，将其引入粘胶纤维中可以提升纤维的导电性。
3. 热学性能改善：碳纳米管良好的导热性能有助于提高粘胶纤维的热传导效率。
4. 抗菌和抗紫外线性能：通过特定改性的碳纳米管还可以赋予粘胶纤维抗菌和抗紫外线的能力。
四、实验与结果分析本文以具体实验为例，探讨改性后的碳纳米管在粘胶纤维中的应用效果。
通过对比实验前后的纤维性能，发现经过改性的碳纳米管能够有效提高粘胶纤维的各项性能指标。
实验结果显示，经过改性的碳纳米管不仅在力学性能上有所提升，同时在电学、热学以及抗菌抗紫外线等方面也表现出良好的效果。
五、潜在优势与应用前景1. 节能减排：利用碳纳米管的优异性能，可以降低纺织品的能源消耗和环境污染。
2. 创新纺织产品：开发出具有特殊功能的纺织品，如导电、导热、抗菌等，满足不同消费群体的需求。
碳纳米管的表面改性及在吸波领域的应用研究的开题报告
碳纳米管的表面改性及在吸波领域的应用研究的开题报告题目：碳纳米管的表面改性及在吸波领域的应用研究一、研究背景与意义碳纳米管作为一种新型的纳米材料，具有很多独特的物理和化学性质，同时也具有广泛的应用前景。
在电子、能源、材料等领域，碳纳米管都有着重要的应用。
其中，在吸波领域，由于其高比表面积、优异的电导率和惊人的机械性能，碳纳米管具有很好的吸波性能，因此成为了研究的热点。
尽管碳纳米管的吸波性能优异，但其在实际应用中面临着一些问题，主要是其表面易受到氧化、水分、灰尘等影响，导致其吸波效果受到影响。
因此，对碳纳米管表面的改性成为了研究重点。
通过对碳纳米管表面进行改性，不仅可以提高其吸波性能，还可以增加其稳定性和使用寿命。
二、研究内容及方法本次研究的主要内容包括对碳纳米管表面的不同改性方法进行研究，探索其对碳纳米管吸波性能的影响，并应用于吸波材料中的实际效果。
具体研究方法包括以下几个方面：1、对碳纳米管表面进行化学改性，包括酸性处理、碱性处理、氧化处理等。
通过对不同处理方法后碳纳米管的形貌、结构进行分析，探讨吸波性能的改变规律。
2、采用物理改性方法，如激光照射、等离子体处理等，对碳纳米管表面进行改性，同时研究其对吸波性能的影响。
3、将改性后的碳纳米管与不同基质进行复合，制备复合吸波材料，并对其吸波特性进行测试，通过实验数据来验证不同处理方法的优劣。
三、预期成果及意义通过研究碳纳米管表面的不同改性方法及其在吸波领域的应用，预计可以获得以下成果：1、了解碳纳米管表面化学和物理改性对其吸波性能的影响规律。
2、制备出具有高吸波性能的碳纳米管复合材料。
3、为提高碳纳米管在吸波领域的应用价值提供理论依据和实验数据。
本研究对于深入探究碳纳米管改性及其在吸波领域应用的研究具有一定的理论和实践意义，有望在相关领域推动技术的发展和进步。
碳纳米管CNTS
碳纳米管的独特工能及应用1985年，Kroto和Smalley[1]发现了一种直径仅为0.7nm的球状分子，被称为C60，亦称富勒烯(fullerene)。
这是继石墨和金刚石之后，碳的另一种同素异形体。
随后，日本NEC公司的Sumio．Iijima[2]在合成C60中，首次利用电子显微镜发现了CNTs(Carbon nanotubes)，又称巴基管(Bucktube)。
CNTs是一种类似石墨结构的六边形网格卷绕而成的、两端为半球形端帽、具有典型层状中空结构的材料。
根据石墨片层数的不同，CNTs可分为多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米(SWNTs)。
研究表明，CNTs的密度只有钢的1／6，强度却是钢的100倍，模量可达1．8 TPa。
CNTs是典型的一维纳米结构，其超强的力学性能、超大的长径比(一般大于1000)、极好的化学和热稳定性、良好的光电性能，使其具有广泛应用于生物传感器、储氢容器、超容量电容器、机电激励器、结构增强材料等方面的应用前景[3-4]。
CNTs长径比高、比表面大、比强度高、电导率高、界面效应强，因而具有优异的力学、电学、热学、光学性能．成为世界范围内的研究热点之一。
近几年来．随着CNTs合成技术的日益成熟．低成本批量生产CNTs已成为可能，并在场发射、分子电子器件、复合材料、储氢、吸附、催化诸多领域已经展现出其广阔的应用前景。
一、碳纳米管的结构CNTs是一种主要由碳六边形(弯曲处为碳五边形或碳七边形)组成的单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管状壳层结构，相邻层间距与石墨的层间距相当，约为0.34nm。
碳纳米管的直径为零点几纳米至几十纳米，长度一般为几十纳米至微米级，也有超长CNTs，长度达2mm。
按照石墨烯片的层数，可分为单壁CNTs和多壁CNTs。
(1)单壁CNTs(Single-walled nanotubes，SWNTs)：由一层石墨烯片组成。
单壁管典型的直径和长度分别为0．75～3nm和1～50μm，又称富勒管(Fullerenes tubes)。
【精品文章】【碳材料】碳纳米管表面功能化修饰及改性
【碳材料】碳纳米管表面功能化修饰及改性
碳纳米管是由单层石墨烯和多层石墨烯片层卷曲而成的一维纳米管状材料，具有机械强度高、化学稳定性好以及优异的导电性和电磁屏蔽性等特点，被认为是高性能复合材料的一种理想填料。
但其表面缺少活性基团、分散性差、加工困难，限制了其应用。
因此，研究者通过对其进行表面修饰改性来提高它的溶解性和分散性。
同时，通过化学或物理的方法将所需功能性基团接到碳纳米管的表面制备多功能性材料，目前，碳纳米管表面进行修饰及功能化改性成为了研究热门领域。
图1 碳纳米管示意图
一、碳纳米管表面修饰及改性
碳纳米管表面功能化修饰主要分为有机修饰、机械修饰、无机包覆。
1、有机修饰及改性
碳纳米管有机修饰及改性主要有共价修饰、非共价修饰。
（1）碳纳米管表面共价修饰
碳纳米管表面共价修饰是在其管壁上通过化学反应引入新的共价键来优化碳纳米管的性能，包含的主要反应有氧化反应、自由基加成、电化学反应、热化学反应等。
氧化反应是通过化学方法在碳纳米管表面引入极性较大的羧基或羟基，从而使碳纳米管材料表面具有活性基团，再通过共价交联反应来引入不同的功能基团。
图2 碳纳米管表面共价修饰示意图
上海交通大学纳米电子材料与器件研究组采用混酸
（H2SO4:HNO3=1:3）和强碱（NaOH）来处理多壁碳纳米管，得到碳纳米。
碳纳米管材料的性质与应用
碳纳米管材料的性质与应用碳纳米管是一种由碳元素构成的纳米结构材料，其具有很高的强度、导电性和导热性能。
自从1991年由日本学者发现后，碳纳米管便引起了科学界的广泛关注，成为了材料科学领域的热点研究方向之一。
本文将介绍碳纳米管的性质和应用。
一、碳纳米管的性质1.1 碳纳米管的结构碳纳米管是一种由碳原子构成的微观管状结构，其形状可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种。
单壁碳纳米管由单个碳原子层卷曲形成，直径一般在1~2纳米左右，而多壁碳纳米管则由多个碳原子层卷曲而成，直径可以在数纳米到数十纳米之间。
1.2 碳纳米管的力学性能碳纳米管具有很高的力学性能，其弹性模量和屈服强度比传统材料高出几倍甚至几十倍。
由于碳纳米管的直径和壁厚均非常小，因此在发生变形时可以克服大量的应力，从而具有很高的弯曲和扭曲韧性。
1.3 碳纳米管的电子性能碳纳米管具有很好的电学性能，其电导率比传统的铜、铝等金属还要高出数十倍。
同时，碳纳米管也是一种半导体材料，在不同的电场和温度下，其导电性能可以发生显著变化。
此外，碳纳米管的电子输运性质与其几何和结构特征密切相关。
二、碳纳米管的应用2.1 碳纳米管在能源领域的应用碳纳米管具有很高的导电性和导热性能，因此可以用作导电、导热材料，例如，可以将碳纳米管添加到锂离子电池正极材料中来提高电池的性能，或将其作为热界面材料用于高性能散热器等的制造。
2.2 碳纳米管在材料科学中的应用碳纳米管不仅具有高强度和高弹性模量，其力学性能还可以受到温度、形状和其它表面效应的影响，因此可以用于制造高性能复合材料、聚合物纤维增强材料等。
同时，碳纳米管还可以用于提高材料的阻隔性能，例如，可以将碳纳米管添加到聚合物基体中来制造高性能包装材料和过滤材料等。
2.3 碳纳米管在生物医学领域的应用由于碳纳米管的生物相容性和表面化学性质的特殊性，其在生物医学领域也具有广泛的应用前景。
例如，可以将碳纳米管作为药物输送体，将药物通过碳纳米管输送到人体内部，从而提高药物的生物利用度和疗效。
碳纳米管的改性与应用_廖晓宁
米管通入氟和氦的混合气体中 , 能得到侧壁含氟的 碳纳米管 , 这种氟化的碳纳米管在甲醇 , 乙醇溶液中 超声处理可得到亚稳态溶液 , 碳纳米管呈单分散状 态 , 侧壁上的氟可以被甲氧基取代 , 这为其自身多功 能化提供了一条重要的途径 。
合物[ 29] 。 这些 填充金属粒子的碳纳米 管是潜在的 纳米器件 :如纳米导线 、纳米传感器 、纳米储能载体 、 纳米高压气瓶等 。
4 结论与展望
碳纳米管的改性是近年发展起来的一个新兴研 究方向 , 从目前的研究现状来看 , 碳纳米管的改性研 究尚处于起步阶段 , 有待于进一步完善 。 例如 :改性 的方法还不是很成熟 , 碳纳米管之间还很难真正完 全分开 , 表征手段也不完备 , 目前真正实现工业化还 有一段距离 。但是随着碳纳米管改性的发展 , 这些 问题必将得到解决 。
nano tubes and the applications o f modified CN T s. T he pro spect in modified CN T s w as also presented.
Key words CN T s, modification , applicatio n
2 碳纳米管侧壁的改性与应用
碳纳米管侧壁的改性见图 2 。
图 2
碳纳米管的侧壁是由 C 的六元环构成 , 每六元 环的碳原子都以 sp2 杂化 为主 , 每个碳原子又都以 sp2 杂化轨道与相邻六元环上的碳原子 sp2 杂化轨 道相互重叠形碳的 σ键 , 每个碳原子的 3 个 sp2 杂化 轨道的对称轴之间的夹角是 120°, 这样就形成了正 六边的碳骨架 。 此外 , 每个碳原子还有 1 个垂直于 此平面的 P 轨道 , 它们形成高度离域化的大 π 键 , 这 些 π电子可以通过 π-π健的相互作用和其他含 π电 子的化合物作用而得到该性的碳纳米管 。 例如 , 单 壁碳纳米管的 Csp2 杂化轨道与镍的 d 轨道重新杂 化[ 8] 而形成 N i-CN T s 复合材料 。
《2024年碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》范文
《碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用》篇一一、引言碳纳米管作为一种具有独特物理、化学性质的新型纳米材料，近来在众多领域引起了广泛关注。
其高强度、高导电性、高热导率等特性使其在复合材料、能源、电子等领域有着巨大的应用潜力。
特别是在纺织领域，碳纳米管的改性及其在粘胶纤维中的应用，为纤维材料的性能提升提供了新的可能。
本文将重点探讨碳纳米管的改性方法及其在粘胶纤维中的应用，以期为相关研究提供参考。
二、碳纳米管的改性2.1 碳纳米管的性质碳纳米管是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的管状结构，具有优异的力学、电学和热学性能。
然而，由于碳纳米管的表面能高、易团聚，限制了其在复合材料中的应用。
因此，对碳纳米管进行改性，提高其分散性和与其他材料的相容性，成为研究的重要方向。
2.2 碳纳米管的改性方法（1）化学改性：通过引入官能团或高分子链，降低碳纳米管的表面能，提高其与其他材料的相容性。
常见的化学改性方法包括酸氧化法、胺化法等。
（2）物理改性：利用物理手段如超声波、高速搅拌等，打破碳纳米管的团聚现象，提高其在复合材料中的分散性。
（3）生物改性：利用生物分子的作用，如生物酶法等，对碳纳米管进行改性，以提高其生物相容性和环境友好性。
三、碳纳米管在粘胶纤维中的应用3.1 粘胶纤维的性质及应用粘胶纤维是一种以天然纤维素为原料的再生纤维，具有优良的吸湿性、透气性和舒适性。
然而，粘胶纤维的强度和耐磨性相对较低，限制了其应用范围。
将碳纳米管引入粘胶纤维中，有望提高其性能。
3.2 碳纳米管/粘胶纤维复合材料的制备及性能（1）制备方法：将改性后的碳纳米管与粘胶纤维进行复合，制备碳纳米管/粘胶纤维复合材料。
制备过程中需控制碳纳米管的含量、分散性和取向等因素，以获得优异的复合材料性能。
（2）性能提升：通过引入碳纳米管，可以提高粘胶纤维的强度、耐磨性和导电性能。
此外，碳纳米管还可以提高粘胶纤维的热稳定性和抗紫外线性能，拓宽其应用领域。
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料研究进展
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料研究进展碳纳米管（carbon nanotube，CNT）具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于聚合物复合材料的改性中。
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料是一种具有重要应用价值的新材料。
本文将综述碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料的研究进展。
碳纳米管在聚偏氟乙烯复合材料中的改性机制被广泛研究。
研究表明，碳纳米管可以提高聚偏氟乙烯复合材料的力学性能、导电性能以及耐热性能。
碳纳米管通过其高强度、高刚度和高导电性，能够增强聚偏氟乙烯的力学性能，提高其强度和硬度。
碳纳米管还能提升聚偏氟乙烯的导电性能，使其具有导电功能。
碳纳米管的热导率较高，可以提高聚偏氟乙烯的耐热性能。
研究人员通过不同的方法将碳纳米管引入聚偏氟乙烯中，改善了复合材料的性能。
常见的方法包括溶液共混法、热压法和电泳沉积法等。
溶液共混法是一种简单而有效的方法，通过将碳纳米管与聚偏氟乙烯一起溶解于有机溶剂中，然后通过沉降和干燥得到复合材料。
热压法则是将碳纳米管和聚偏氟乙烯混合后，在高温高压下加热压制，使其形成复合材料。
电泳沉积法通过在电场作用下将碳纳米管定向沉积在聚偏氟乙烯表面，以实现复合材料的制备。
这些方法能够使碳纳米管均匀分散在聚偏氟乙烯基体中，从而提高复合材料的力学性能和导电性能。
研究人员还对碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料进行了性能表征和应用研究。
通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段观察了复合材料的微观形貌，并进行了拉伸测试、硬度测试和电导率测试等力学性能和导电性能的表征。
还进行了对复合材料的疲劳寿命、耐磨性、抗氧化性等性能的研究。
研究结果表明，碳纳米管能够显著提高聚偏氟乙烯复合材料的力学性能和导电性能，使其具备更广泛的应用领域。
碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料具有重要的应用价值。
通过改性，可以显著提高聚偏氟乙烯的力学性能、导电性能和耐热性能。
研究人员也开展了对碳纳米管改性聚偏氟乙烯复合材料的性能表征和应用研究，取得了一定的进展。
碳纳米管的改性研究进展
碳纳米管的改性研究进展摘要：碳纳米管因其独特的结构与优异的性能，在许多领域具有巨大的应用潜力而引起了广泛的关注。
由于碳纳米管不溶于水和有机溶剂，极大地制约了其性能的应用，因此碳纳米管的功能化改性就成为目前研究的热点。
本文简要介绍了碳纳米管及其性质作，详细阐述了碳纳米管的改性研究进展，并对今后的研究方向进行了展望。
关键词：碳纳米管；结构与性能；功能化；共价改性；非共价改性1. 碳纳米管及其性能简介1.1碳纳米管的结构碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是1991年由日本筑波NEC公司基础研究实验室的Iijima在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时意外发现的一种具有一维管状结构的碳纳米材料。
因其独特的准一维管状分子结构、优异的力学、电学和化学性质及其在高科技领域中潜在的应用价值，引起了世界各国科学家们的广泛关注，由此引发了碳纳米管的研究热潮和十多年来纳米科学和技术的飞速发展。
碳纳米管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、中空的微管，每层纳米管是一个由碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形平面组成的圆柱面。
根据构成管壁碳原子层数的不同，CNTs可以分为:单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotube，SWNT)和多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube, MWNT)两种形式。
MWNTs的层间接近ABAB堆垛，其层数从2～50不等，层间距为0.34±0.01nm，与石墨层间距（0.34nm）相当。
MWNTs的典型直径和长度分别为2～30nm和0.1～50μm；SWNTs典型的直径和长度分别为0.75～3nm和1～50μm。
与MWNTs 比，SWNTs是由单层圆柱型石墨层构成，其直径的分布范围小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。
无论是MWNTs还是SWNTs都具有很大的长径比，一般为100～1000，最大可达到1000～10000，可以认为是一维分子。
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自 １９９１年 ，Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ发 现 碳 纳 米 管 （ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｃＮＴｓ）以来 ［１］，ＣＮＴｓ因其 独 特 的结 构 特 征 、奇异 的物理 化 学性 能 和在 未 来 高科 技 领域 潜 在 的应 用 价值 而 备受 人 们关 注 ，很 快成 为 物 理 、化 学 、 生物 、材料 ，医药 等领 域 的研究 前沿 和热 点 。 目前 国 内外 在 ＣＮＴｓ的制 备 、纯 化 、功 能 化 、性 能应 用 等 方 面 已取 得 了大量 的研 究成 果 。随着 ＣＮＴｓ大 量制 备 技术 的 日趋 成熟 及 对其 研 究 的逐 渐深 入 ，现在 人 们 更 为关 注 ＣＮＴｓ的实 际 应用 ，尤 其 是将 ＣＮＴｓ与 聚 合 物 的 复合 。ＣＮＴｓ的 改性 是 实现 其应 用 价值 的前 提和 基 础 。碳纳 米 管表 面 改性 是 通 过物 理 、化 学 方 法改 变 ＣＮＴｓ表 面 的状 态 和 结构 ，提 高 它 的表 面 活 性，改善其 分散 性，增加 与其 它物 质 的相容性 。
非共 价作 用 的表 面 改性 是 利 用表 面活 性剂 、聚
合物 或天 然生 物大分 子 化合 物等 吸 附在 ＣＮＴｓ表 面 以增 加其溶 解性 。这 类方 法一 般 只是 改变 ＣＮＴｓ的 表面 性 质而 不会 破 坏其 原 有结 构 ，对 于保 持 ＣＮＴｓ 的某 些独 特 的物理性 能具 有重要 意 义 。 １．１．１ 表 面活性 剂
聚合 物 可 通 过 两 种 方式 与 ＣＮＴｓ发 生 吸 附 作 用 ：一种 是 带有 官 能 团或 含有 共 轭结 构 聚合 物 的 高 分子链 段整 体 和 ＣＮＴｓ产生 非 常强 的静 电吸 附 、丌一 堆 垛 作 用 ；另一 种 方式 是 聚合 物 只有 部 分高 分 子链 段 和 ＣＮＴｓ产生相 对较 弱 的吸 附作用 ，其 余部 分链 段 起 到空 间稳定 作用 。
第 ３９卷 第 ２期 ２００年 ４月
当 代 化 工
Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．３９．Ｎｏ．２ Ａｐｒ ｉｌ，２０１０
碳 纳 米 管 的 改 性及 其应 用
温春 娅 ，李 光 磊 ，孙 雪 玲
（沈 阳化工学院材料科学 与工程学 院，辽宁 沈阳 ｌ１０１４２）
其复合材料的制备 ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｅｎｃｈｕｎｙａ９６６６＠１６３．ｔｏｍ。
２００
当 代 化 工
第 ３９卷 第 ２期
（１）静 电 吸附 、盯一堆垛 作用 碳 纳 米 管 ／聚 合 物 之 间 强 的耦 合 作 用 改 变 了 ＣＮＴｓ的表 面化 学状 态 ，进 而改 变 了管 与管 以及管 与 溶 剂 之 间 的作 用 ，但 是这 种 作 用局 限 于 ＣＮＴｓ表
基 金 项 目：辽 宁省 教 育 厅 项 目（２００８５６１）；沈 阳化 工 学 院博 士科 研 启 动 基 金 项 目（２００８ ｏ 收 稿 日期 ：２００９—１１－２２ 作者简 介：温春娅 ：（１９８４一），女 ，河南驻马店人，沈阳化工学 院 ２００７级研究生，高分 子化 学与物理专业 ，研究方向为碳纳米管的改性及
表面活 性剂 （两性 分 子 ）的亲 油端朝 向 ＣＮＴｓ的 表 面 ，而 极 性 基 团端 伸 向溶 剂 中 ，通 过 静 电排 斥 作 用 得 到分散 的 ＣＮＴｓ悬 浮液 。这 种方法 首 先要纯 化 ＣＮＴｓ，然 后把 ＣＮＴｓ加 入表 面 活性剂 溶 液 中超声 分 散 。ｘ．Ｙｕ［３】等 采 用 Ｔｒｉｔｏｎ—Ｘ １００对 酸 氧 化 纯 化 的 ＣＮＴｓ进行 了分散 处理 ，ＣＮＴｓ被 很好 的分 散 ，用 该 分 散 液制 备 出 的 ＣＮＴｓ透 明导 电薄膜 的 电阻 率达 ６ Ｑ ·ｍ，透 光率 为 ８８％。Ｈｕ等 『４］用 十二 烷基 硫酸钠 ，采 用 超声 波 振荡 的方法 对 ＣＮＴｓ进行 分散 ，并 探讨 了 不 同分 散 条件 对 ＣＮＴｓ分散 形 态 的影 响，发 现选 用 适 当的 ＣＮＴｓ原 料 、延长超 声 时 间以及 降低 悬浮 液 浓度 都将 有利 于 ＣＮＴｓ的充分 分散 。 １．１．２ 聚合 物
１ 碳纳米管 的改性
ＣＮＴｓ是 由碳 原子 形 成 的石 墨烯 片 层卷 积 而成 的无 缝 中孔 管 状 结 构 ，直径 最 小 可 达 ０．４ ａｍ，长度 却 可达 数 毫米 ，巨大 的长 径 比使 管 与 管 之 间极 易缠 结 团聚 ，致使 ＣＮＴｓ很 难溶 于水 和 有机 溶剂 ，限制 了 其广 泛 的应用 和优 良性 能 的发 挥 。对 实 际制备 的纳 米碳 管 而 言 ，其 直 径 、长 短 、表 面状 态等 受 到 多种 因 素制 约 ，使 其 结构 容易 产 生缺 陷 ，如 出现五元 环 ／七 元环 的拓 扑缺 陷 、ｓｐ 杂化 缺 陷 、空穴 缺 陷等 ，这就 为 我们 提 供 了对 ＣＮＴｓ进 行 表 面改 性 的机 会 。ＣＮＴｓ 的表 面 改性 可 分 为 两 类 ：一 ，非 共 价 作 用 的物 理 改 性 ；二 ，共价 作用 的化 学 改性 ［２Ｊ。 １．１ 非 共价作 用