碳纳米复合材料

碳纳米管及其复合材料

2007-4-3 14:18:08 【文章字体：大中小］打印收藏关闭

纳米技术是21世纪的前沿科学技术，碳纳米管技术则是该领域中一个强有力的生长点。碳纳米管问世十三年来，日益引起了人们极大的兴趣，其独特的性能正在被认识并加以利用，如何降低成本，大量生产有特定结构的碳纳米管依然是人们的努力方向，含碳纳米管的聚合物复合材料蕴含着巨大的发展潜力。

高聚物/碳纳米管复合材料

碳纳米管于1991年由s.iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其性能远优于现今普遍使用的玻璃纤维。其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。

碳纳米管基本上可分为单壁型和多壁型两类。虽然他们乍看起来非常相似，但其制作方法和性能不尽相同。纳米管的结构决定它们是具有金属性还是具有半导体性质。大约三分之二的单壁纳米管属于半导体型，三分之一属金属型。至于多壁纳米管，由于各层壳的性能的叠加，难以做出明显区别，但大体上是金属型。单壁型碳纳米管外径一般为1到2nm多壁型纳米管直

径则在8到12nm之间，它的典型长度一般为10微米，最长可达100微米, 长径比至少可达1000: 1。

美国国内纳米管的生产商有Hyperion Catalysis （产品是多壁纤维纳米管）和新登陆的Zyvex Corp （产品有单壁和多壁纳米管）。这两家厂商提供的母料中都含有15%到20%的纳米管。

碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出多壁纳米管的平均弹性模量为

1.8TPa。碳纳米管的拉伸强度实验值约为200GPa是钢的100倍，碳纤维的20倍。碳纳米管弯曲强度为14.2GPa,尽管碳纳米管的拉伸强度如此之高，但它们的脆性不象碳纤维那样高。碳纤维在约1^变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才会断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa比传

统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。

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%勺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。

碳纳米管已经在一些国家获得实际应用，例如美国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。

碳纳米管对聚合物材料的改性应用

目前碳纳米管聚合物复合材料的研究重点是如何利用碳纳米管的优良特性达到材料的增强，或实现提高材料的导电性、电磁屏蔽性和光电子发射性能等目的。用碳纳米管制备复合材料的最大优点是易于加工成型。试验发现碳纳米管比碳纤维硬且脆性低，用多壁碳纳米管与聚合物制成的复合材料

其断裂前的变形率较碳纤维的同类制品大。高模量和高弹性应变使碳纳米管有资格成为复合材料潜在的增强剂。在由松散结合的纳米管做成的复合材料中，一根纤维的失效几乎不导致相邻纳米管的过载，因此能将载荷有效地传递到纳米管上实现增强的目的。

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。LourieQ 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%。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%。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。

增强塑料代替金属的应用日益增多，但塑料制品易产生静电，可能会带来不利的后果，为此需要研制防静电增强材料。爱尔兰都柏林Trinity 学院研究表明，在塑料中加2-3%的多壁碳纳米管可使导电率大大提高。英国剑桥大学开展的一项研究发现，将碳纳米管分散于一种环氧树脂中，极低的添加量就能产生较高的导电率。GE公司已经研究用碳纳米管制备导电纳米复合材料，碳纳米管含量为10%的各种工程塑料如聚碳酸酯、聚酰胺等的导电率

均比用炭黑等作填料时的高，该类复合材料有可能在汽车车体上得到广泛应

用。用10%勺多壁碳纳米管作填料可使聚合物的导电性提高10个数量级。Sandler等发现碳纳米管添加量只有0.1%的环氧树脂复合材料可用作静电屏蔽材

料，用少量碳纳米管代替炭黑可使复合物的导电性提高到6x10-3Sm-1。碳纳米管聚合物复合材料的一个极有潜力的应用就是实现对手机和电脑等电磁辐射的屏蔽，Eikos公司已经申请了相关的专利。

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容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。

拜耳材料科技成立了一家年产达30吨的碳纳米管试制生产工厂。计划产能很快会扩大到60吨，这将使拜耳材料科技成为生产碳纳米管的前三强企业之一。一座具有产能3000吨/年的工业规模生产工厂也在计划之中。根据市场调查预测碳纳米管在接下来的几年里市场潜力将达到数千吨。

拜耳材料科技的Baytubes使用了聚合体关键技术，向客户提供了一体化的Baytubes材料生产各种塑料产品，例如体育器材等。在塑料冰球棍和棒球棒中加入碳纳米管以提高其冲击稳定性。芬兰制造商Berner Sports公

司制造的“金锤”棒球棒具有优异的抗冲性能。Baytubes在冬季运动会上也帮助了运动员取得了最好的成绩。纳米管的出现，使来自Exel公司的NTech 滑雪杖重量比传统的轻6%但硬度却比传统的高出30%

Exel公司目前计划将纳米技术用于一项现在还不广为人知的地板球运动项目。这是一项非常刺激的已经存在数个世纪的游戏，在20世纪50年代引入到美国，瑞典人是发起地板球这一狂热游戏的第一个欧洲国家，瑞典国家队在地板球的世界总冠军位置上已经处于绝对优势。Exel公司计划在今年

秋季向市场推出全新一代的球棒。总之Baytubes能保证更好的地板球表现。

制备碳纳米管聚合物复合材料中存在的问题

虽然碳纳米管在制备质轻、高强度复合材料中有潜在的应用前景，但要将其真正变成实现，还有许多问题需要解决。

1. 碳纳米管的分散和界面结合力

碳纳米管的表面能较高，容易发生团聚，使它在聚合物中难以实现均匀分散。碳纳米管要作为增强材料必须要与聚合物骨架紧密结合，这样才能使应力有效地转移到碳纳米管上。如何均匀分散碳纳米管并增强碳纳米管和基体材料界面间的结合作用，在现在和将来都是很重要的研究课题。

通过改性可使碳纳米管在聚合物中均匀分散，并增强其与聚合物的结合

力。常见的改性方法有两种，一种为化学改性，即利用化学试剂处理碳纳米管引

入某些特定的官能团或通过高能量放电、紫外线等方法在碳纳米管表面

引入某种官能团的方法。Liu等通过酸化处理在碳纳米管上成功地引入了羧基和羟基；Dai等通过磺化反应将磺酸基引入了碳纳米管；有人将碳纳米管用等离子射线处理后引入了多糖链；Go ng,X.等发现表面活性剂能很好地促

进碳纳米管的分散。另一种方法就是物理改性，即运用机械应力激活碳纳米管表面以达到改性的目的，主要是通过粉碎、摩擦、超声分散等手段实现的。例如J.Sandler通过超声手段制备了环氧树脂碳纳米管复合材料。

碳纳米管和聚合物晶格间的相互作用对于碳纳米管聚合物复合材料的机械性能有重要影响,许多人对界面间的应力传递作了研究。Lordi,V.等发

现聚合物的构象对于界面强度有重要影响，通过计算发现双壁碳纳米管层间

摩擦比纳米管和聚合物基体间的摩擦低得多，说明复合物中多壁碳纳米管的

层间或单壁碳纳米管束之间存在滑移。Cooper等用拉曼光谱研究了碳纳米管环氧树脂复合物内的应力传递，发现应力传递对应于谱图G'(2610cm-1)点向低波数的移动。Ajayan等通过研究碳纳米管环氧树脂复合物，认为拉曼光谱中强度较为恒定的谱峰与碳纳米管束间的滑动有关，这也说明碳纳米管中存

在较弱的界面载荷传递现象。Schadler等通过研究多壁碳纳米管环氧树脂复合物材料，也得到了类似的结果。

2. 碳纳米管的取向问题

碳纳米管在聚合物中的取向应符合材料受力的要求，研究表明通过一定

的加工可以改善碳纳米管在聚合物中的取向，进一步改善复合材料的性能。Jin等将多壁碳纳米管溶解于一种热塑性聚合物溶液中，通过蒸发干燥制备出碳纳米管呈无序分散状态的薄膜，然后在其软化温度之上加热并用恒定负荷进行机械拉伸，使其在负荷下冷却至室温，发现通过机械拉伸复合物可以实现碳纳米管在复合物中的定向排列。

3. 碳纳米管的成本问题

碳纳米管的独特性能使之在用于制备复合材料中享有很大的优势，但一个突出的问题就是碳纳米管的价格一直较高，目前多壁碳纳米管的价格为每

公斤5000元以上,单壁碳纳米管的价格为每公斤15万元以上，如此昂贵的价格，限制了碳纳米管在实际中的应用，并使碳纳米管聚合物复合材料的制造成本过高，所以如何降低碳纳米管的使用成本是今后一个急需解决的现实问题。

其它问题

聚合物进行增强等改性所用的填料由先前微米级的玻璃纤维、有机纤维等发展到现在的碳纳米管，填料尺寸上的变化使复合物材料原有的加工技术和表征手段都面临着新的挑战，需要在今后大力发展原子水平的新型加工技术和表征手段，以适应碳纳米管聚合物复合材料发展的需要。

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题(一)

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题(一) 文章介绍了碳纳米管的结构和性能，综述了碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法及其聚合物结构复合材料和聚合物功能复合材料中的应用研究情况，在此基础上，分析了碳纳米管在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题，并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。 。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件，采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件，并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构，从而降低生产成本。因此，聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。 根据不同的应用目的，聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年，人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料，并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究，对这些研究结果分析表明：聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素，如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管)，形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述，并对其所面临的挑战进行讨论。 1聚合物/碳纳米管复合材料的制备 聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法主要有三种：液相共混、固相共融和原位聚合方法，其中以共混法较为普遍。 1.1溶液共混复合法 溶液法是利用机械搅拌、磁力搅拌或高能超声将团聚的碳纳米管剥离开来，均匀分散在聚合物溶液中，再将多余的溶剂除去后即可获得聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法的优点是操作简单、方便快捷，主要用来制备膜材料。Xuetal8]和Lauetal.9]采用这种方法制备了CNT/环氧树脂复合材料，并报道了复合材料的性能。除了环氧树脂，其它聚合物(如聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氯乙烯等)也可采用这种方法制备复合材料。 1.2熔融共混复合法 熔融共混法是通过转子施加的剪切力将碳纳米管分散在聚合物熔体中。这种方法尤其适用于制备热塑性聚合物/碳纳米管复合材料。该方法的优点主要是可以避免溶剂或表面活性剂对复合材料的污染，复合物没有发现断裂和破损，但仅适用于耐高温、不易分解的聚合物中。Jinetal.10]采用这种方法制备了PMMA/MWNT复合材料，并研究其性能。结果表明碳纳米管均匀分散在聚合物基体中，没有明显的损坏。复合材料的储能模量显著提高。 1.3原位复合法 将碳纳米管分散在聚合物单体，加入引发剂，引发单体原位聚合生成高分子，得到聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法被认为是提高碳纳米管分散及加强其与聚合物基体相互作用的最行之有效的方法。Jiaetal.11]采用原位聚合法制备了PMMA/SWNT复合材料。结果表明碳纳米管与聚合物基体间存在强烈代写论文的黏结作用。这主要是因为AIBN在引发过程中打开碳纳米管的π键使之参与到PMMA的聚合反应中。采用经表面修饰的碳纳米管制备PMMA/碳纳米管复合材料，不但可以提高碳纳米管在聚合物基体中的分散比例，复合材料的机械力学性能也可得到巨大的提高。 2聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状 2.1聚合物/碳纳米管结构复合材料 碳纳米管因其超乎寻常的强度和刚度而被认为是制备新一代高性能结构复合材料的理想填料。近几年，科研人员针对聚合物/碳纳米管复合材料的机械力学性能展开了多方面的研究，其中，最令人印象深刻的是随着碳纳米管的加入，复合材料的弹性模量、抗张强度及断裂韧性的提高。

碳基纳米复合材料EDLC超级电容器

摘要 制造并测试了基于活性炭作为主材料电极的超级电容器。MWCNT作为添加剂添加到主体材料中以形成纳米复合材料并且确认MWCNT浓度对改善的影响，研究超级电容器的性能。使用1M TEABF4-PC溶液作为有机电解质。纳米复合材料在改善超级电容的比功率和能量密度方面不同地起作用，测试方法采用阻抗光谱、进行循环伏安法和恒电流充电- 放电测量来表征电容器。 介绍 电化学双层电容器（EDLC）的超级电容器是具有功率密度和能量密度是介于传统电容器和电池之间。随着对具有高功率的能量存储装置的需求长的耐久性增加的提高，超级电容器变得越来越重要。EDLC超级电容器与传统的电容器的区别，是其电极由多孔导体如活性炭组成，其具有巨大的表面积，并且其通过静电力累积并保持电荷/电解质界面的薄层上的电荷或非法拉效应，使得其具有巨大的电容（> 100F / g），并且具有更高的功率和更长的再循环寿命（> 100000个周期）比可充电电池。然而，到目前为止EDLC超级电容器的能量密度不是那么高。 碳质材料如碳气凝胶、粉末和碳纤维是最常用的材料作为超级电容器中的电极，因为碳可具有高表面积，化学和热稳定，成本相对低和环保。提高EDLC性能的方法包括创造新的碳纳米复合材料电极，目的是为了增加电极的导电性和表面积。 在本报告中，探索了一系列用于EDLC的碳基对称电极，使用商用的活性炭粉末作为基本活性材料，碳纳米管作为导电填料。还探讨了在混合溶剂中基于LiPF 6或Et 4 NBF 4的有机电解质的性能，其具有大于3V的电化学窗口。使用VersaSTAT MC分析仪在测试其阻抗谱，循环伏安法和恒电流充电- 放电测试。 实验步骤 1.碳电极 使用表面积为1000m 2 / g的活性炭粉末（AC）作为主体电极材料。在一系列研究中分别以0.15重量％，1重量％和7重量％的重量百分比添加多壁碳纳米管粉末（MWCNT）而没有改性。以5重量％的总固体组分添加PVDF（聚（偏二氟乙烯））作为粘合剂。碳质膜的面密度为4?5mg / cm 2。 2.制作电容器 图1 图1提供了在本研究中制造的超级电容器电池类型的图。电解质为1M Et 4 NBF 4（四氟硼酸四乙铵或TEABF 4）在PC（碳酸亚丙酯）中。盐和溶剂都来自Sigma-Aldrich，Et4NBF4纯度为99％，PC为无水，99.7％纯度。 为了组装电容器电池，切出两个碳质材料涂覆的Al的矩形条并与碳侧面对面组合，将隔膜用电解质溶液浸泡并夹在其间。因此，形成对称电极EDLC单元，其中电极重叠区域被定义为工作区域，其在所有器件中固定为2cm 2。

碳纳米管纳米复合材料的分析现状及问题

碳纳米管纳米复合材料的分析现状及问题 [摘要]文章介绍了碳纳米管的结构和性能，综述了碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法及其聚合物结构复合材料和聚合物功能复合材料中的应用研究情况，在此基础上，分析了碳纳米管在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题，并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。 [关键词]碳纳米管；复合材料；结构；性能 自从1991 年日本筑波NEC 实验室的物理学家饭岛澄男(Sumio Iijima)[1]首次报道了碳纳米管以来，其独特的原子结构与性能引起了科学工作者的极大兴趣。按石墨层数的不同碳纳米管可以分为单壁碳纳米管(SWNTs) 和多壁碳纳米管(MWNTs)。碳纳米管具有极高的比表面积、力学性能(碳纳米管理论上的轴向弹性模量与抗张强度分别为1~2 TPa 和200Gpa)、卓越的热性能与电性能(碳纳米管在真空下的耐热温度可达2800 ℃，导热率是金刚石的 2 倍，电子载流容量是铜导线的1000 倍)[2-7]。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件，采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件，并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构，从而降低生产成本。因此，聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。 根据不同的应用目的，聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年，人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料，并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究，对这些研究结果分析表明：聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素，如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管)，形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述，并对其所面临的挑战进行讨论。 1 聚合物/碳纳米管复合材料的制备 聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法主要有三种：液相共混、固相共融和原位聚合方法，其中以共混法较为普遍。

石墨烯复合材料的研究及其应用

石墨烯复合材料的研究及其应用 任成，王小军，李永祥，王建龙，曹端林 摘要：石墨烯因其独特的结构和性能，成为物理化学和材料学界的研究热点。本文综述了石墨烯复合材料的结构和分类，主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料。并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。 关键词：石墨烯；复合材料；纳米粒子；含能材料 Research and Application of Graphene composites ABSTRACT: Graphene has recently attracted much interest in physics,chemistry and material field due to its unique structure and properties. This paper reviews the structure and classification of graphene composites, mainly inclouding graphene-nanoparticles composites, graphene-polymer composites and graphene-carbonmaterials composites. And resume the application of graphene composites in the field of catalysis, electrochemistry, biological medicine and energetic materials. Keywords: graphene; composites; nanoparticles; energetic materials 石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim[1-3]等成功制备出以来，因其独特的结构和性能，颇受物理化学和材料学界的重视。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。石墨烯的制备方法主要有机械剥离法，晶体外延法，化学气相沉积法，插层剥离法以及采用氧化石墨烯的高温脱氧和化学还原法等[4-10]。与碳纳米管类似，石墨烯很难作为单一原料生产某种产品，而主要是利用其突出特性与其它材料体系进行复合．从而获得具有优异性能的新型复合材料。而氧化石墨烯由于其特殊的性质和结构，使其成为制备石墨烯和石墨烯复合材料的理想前驱体。本文综述了石墨烯复合材料的结构、分类及其在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。

碳纳米复合材料

碳纳米管及其复合材料 2007-4-3 14:18:08 【文章字体：大中小］打印收藏关闭 纳米技术是21世纪的前沿科学技术，碳纳米管技术则是该领域中一个强有力的生长点。碳纳米管问世十三年来，日益引起了人们极大的兴趣，其独特的性能正在被认识并加以利用，如何降低成本，大量生产有特定结构的碳纳米管依然是人们的努力方向，含碳纳米管的聚合物复合材料蕴含着巨大的发展潜力。 高聚物/碳纳米管复合材料 碳纳米管于1991年由s.iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其性能远优于现今普遍使用的玻璃纤维。其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。 碳纳米管基本上可分为单壁型和多壁型两类。虽然他们乍看起来非常相似，但其制作方法和性能不尽相同。纳米管的结构决定它们是具有金属性还是具有半导体性质。大约三分之二的单壁纳米管属于半导体型，三分之一属金属型。至于多壁纳米管，由于各层壳的性能的叠加，难以做出明显区别，但大体上是金属型。单壁型碳纳米管外径一般为1到2nm多壁型纳米管直 径则在8到12nm之间，它的典型长度一般为10微米，最长可达100微米, 长径比至少可达1000: 1。 美国国内纳米管的生产商有Hyperion Catalysis （产品是多壁纤维纳米管）和新登陆的Zyvex Corp （产品有单壁和多壁纳米管）。这两家厂商提供的母料中都含有15%到20%的纳米管。 碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出多壁纳米管的平均弹性模量为 1.8TPa。碳纳米管的拉伸强度实验值约为200GPa是钢的100倍，碳纤维的20倍。碳纳米管弯曲强度为14.2GPa,尽管碳纳米管的拉伸强度如此之高，但它们的脆性不象碳纤维那样高。碳纤维在约1^变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才会断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa比传 统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。 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%勺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。

几种碳纳米材料的制备及其应用研究

几种碳纳米材料的制备及其应用研究 碳基纳米材料是指分散相至少有一维小于100 nm的碳材料。分散相可以由碳原子组成,也可以由其它原子(非碳原子)组成。 到目前为止,发现的碳基纳米材料有富勒烯、碳纳米管、石墨烯、荧光碳点及其复合材料。碳基纳米材料在硬度、耐热性、光学特性、耐辐射特性、电绝缘性、导电性、耐化学药品特性、表面与界面特性等方面都比其它材料优异,可以说碳基纳米材料几乎包括了地球上所有物质所具有的特性,如最硬—最软,全吸光—全透光,绝缘体—半导体—良导体,绝热—良导热等,因此具有广泛的用途。 发展制备这些材料的新方法、新技术,研究这些材料不同的纳米结构对性质的影响,不仅有重要的理论价值,而且对能源和生命分析领域的快速发展也具有重要的实际意义。在本论文工作中,以碳基纳米材料为主体,以微波水热、溶剂热等液相合成策略为手段,从探索纳米材料的结构、表面性质与其性能的关系出发,构建功能化碳基纳米材料,以满足在能源和生命分析应用中的要求。 本论文研究工作主要包括以下几方面的内容:1.微波辅助原位合成石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩复合物及其在超级电容器中的应用本工作中我们报道了一个新颖的微波辅助原位合成石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩复合物的新方法。首先,石墨烯氧化物(GO)和3,4-乙烯二氧噻吩单体(EDOT)通过两者间的吸附作用形成GO/EDOT复合物。 然后,在微波加热条件下,GO表面吸附的EDOT单体被GO氧化聚合为聚3,4-乙烯二氧噻吩,同时GO转化为石墨烯,进而形成石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(G/PEDOT)复合物。产物中不含过量的EDOT或GO,从而保证了复合物的纯度。 本研究还对该复合物的结构进行了表征,利用循环伏安和恒电流充放电技术

有关碳纳米管复合材料的探讨(doc 9页)

有关碳纳米管复合材料的探讨(doc 9页)

有关碳纳米管复合材料的研究 摘要：自从上个世纪末纳米技术的出现，纳米材料的独特性能引起人们的广泛关注。把纳米材料与高分子材料复合，制备高性能和功能化的复合材料成为高分子材料领域的热点之一。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。 本论文通过不同的方法制备了不同高分子基碳纳米管复合材料，研究了CNTs在基体中分散状况和复合材料的力学、热学和导电性能，并探讨了CNTs对复合材料的结构和性能的影响。 关键词：纳米材料碳纳米管复合材料 前言：由于高分子材料来源丰富、制造方便、加工容易、节省能源和投资、效益显著、品种繁多、用途广泛，因而在材料领域占有的比重越来越大。但是随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，对高分子材料不断提出各种各样的新要求，使高分子材料科学的发展呈现出高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化的趋势。而纳米技术的出现则为材料科学的发展带来革命性的变化，为高性能、功能化的材料开创了新的领域。因而世界上许多国家把纳米材料的开发放在了特别重要的位置，并形成一股纳米复合材料的热潮[1]。 纳米材料是指平均粒径在纳米级（1-100nm）范围内的固体材料的总称。而作为其中重要的一个部分则是聚合物/无机纳米粒子复合材料，一般是指以有机高分子聚合物为连续相与纳米粒子进行复合而得到的复合材料。这种材料能够充分的结合高分子材料以及纳米粒子所具有的特性，大大的扩展了高分子材料的应用领域，而成为纳米材料里的研究热门。 1、纳米材料的特性 1992年国际纳米材料会议对纳米材料定义如下:一相任一维的尺寸达到 100nm以下的材料为纳米材料[2]。由此可知,纳米材料的几何形状既可以是粒径小于100nm的零维纳米粉末,也可以是径向尺寸小于100nm的一维纳米纤维或二维纳米膜、三维纳米块体等。纳米材料的材质可以是金属或非金属;相结构可以是单相或多相;原子排列可以是晶态或非晶态。当物质进入纳米级后,其在催化、光、电、热力学等方面都出现特异化,这种现象被称为“纳米效应”。具体表现在以下几个方面： （1）表面效应

【CN109772419A】在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910178756.8 (22)申请日 2019.03.11 (71)申请人 辽宁石油化工大学 地址 113001 辽宁省抚顺市望花区丹东路 西段1号 (72)发明人 杨占旭　王崇泽　谭文　崔博洋　 (74)专利代理机构 沈阳亚泰专利商标代理有限 公司 21107 代理人 郭元艺 (51)Int.Cl. B01J 27/24(2006.01) B01J 37/08(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) C01B 3/04(2006.01) (54)发明名称 在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合 材料的制备方法 (57)摘要 本发明属于光催化领域，尤其涉及一种在限 域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制 备方法，按如下步骤实施：（1）将氰胺与蛭石混 合，程序升温至300～400℃，再缓慢冷却至室温， 得到氰胺插层蛭石前体：（2）将所述氰胺插层蛭 石前体与有机溶液搅拌反应，抽滤洗涤后烘干； 在空气中加热至500～650℃，再缓慢冷却至室 温；（3）将所得产物与强酸反应，抽滤洗涤滤饼后 烘干。本发明成本低，易于工业化生产，目的产物 分散性好且具有优良光催化性能。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 109772419 A 2019.05.21 C N 109772419 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109772419 A 1.一种在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤实施： （1）将氰胺与蛭石混合，程序升温至300～400℃，再缓慢冷却至室温，得到氰胺插层蛭石前体； （2）将步骤（1）所述氰胺插层蛭石前体与有机溶液搅拌反应，抽滤洗涤后烘干；在空气中加热至500～650℃，再缓慢冷却至室温； （3）将步骤（2）所得产物与强酸反应，抽滤洗涤滤饼后烘干。 2.根据权利要求1所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，氰胺与蛭石混合均匀后置于氧化铝坩埚中，在空气中以1～10℃/min加热至300～400℃，维持1～4h后，再缓慢冷却至室温。 3.根据权利要求2所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，将氰胺插层蛭石前体与1～40mL有机溶液在40～90℃下搅拌反应2～60h，抽滤洗涤后40～80℃烘干；在空气中加热至500～650℃，维持1～4h后，再缓慢冷却至室温。 4.根据权利要求3所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，将所得产物与强酸在40～90℃下搅拌反应2～60 h，抽滤并用去离子水洗涤滤饼后40～80℃烘干。 5.根据权利要求4所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述氰胺为单氰胺、二氢二氨或三聚氰胺中的一种或两种以上的混合物。 6.根据权利要求5所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述氰胺与蛭石的质量比为1:1～20。 7.根据权利要求6所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，有机溶液为醛溶剂。 8.根据权利要求7所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述醛溶剂为甲醛溶剂、乙醛溶剂或丁醛溶剂中的一种或两种以上的混合物。 9.根据权利要求8所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：在空气中加热升温速率为1～10 ℃/min。 10.根据权利要求9所述的在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，强酸为盐酸、硫酸或氢氟酸中的一种或两种以上的混合物。 2

碳纳米管复合材料的应用

单壁碳纳米管 碳纳米管复合材料的应用 王子川 摘要 本文简述了碳纳米管的特点及在力学、电学以及其他方面作为复合材料的增强材料 的作用。 关键词 碳纳米管 复合材料 增强材料 1. 前言 在1991年日本NEC 公司基础研究实验室的电 子显微镜专家饭岛(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 外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就 是现在被称作的“Carbonnanotube”，即碳纳米管， 又名巴基管。碳纳米管的结构为空心管状，其长度 为微米级，直径为纳米级。按照石墨烯片的层数分 类可分为单壁碳纳米管（Single-wallednanotubes ， SWNTs ）和多壁碳纳米管（Multi-wallednanotubes ， MWNTs ）。[1] 碳纳米管具有很高的化学稳定性，极低的表面 能以及大的长径比和比表面积，所以碳纳米管在复合材料中与基体相容性很差，且易于团聚。为了使碳纳米管和聚合物或有机溶剂形成良好的界面，使其具有良好的加工性能，人们通常要对碳纳米管进行纯化和表面修饰，以提高其在复合材料中的分散性。 2. 碳纳米管的应用 碳纳米管独特的结构，致使其具有非常独特的性能。碳纳米管的电子结构与其构型直接相关，不同的构型，可以表现出金属性或半导体性，使之成为制造电子器材的极佳材料。由碳纳米管电子器材进一步构成碳纳米管集成电路，必然将使电子学从微电子时代带入纳电子时代；碳纳米管依靠超声波传递热能，速度可达每秒1万米，是目前世界上最好的导热材料，有可能成为今后计算机芯片的导热板；碳纳米管细尖极易发射电子，是制造场发射的极好材料；碳纳米管大的比表面积、内部大的管道空腔结构及多壁碳管之间的层隙使其具有惊人的储氢能力，而高储氢量和化学稳定性使其有望成为氢燃料电池和电动汽车中有效的储氢材料。碳纳米管的特殊性能在电子、化工等领域中得到了应用，同时在复合材料领域中的研究应用也得到了发展。[2] 2.1. 力学性能 碳纳米管由C-C 共价键结合而成，同时又具有管径小、长径比大的特点，使碳纳米管具

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题 [摘要]文章介绍了碳纳米管的结构和性能，综述了碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法及其聚合物结构复合材料和聚合物功能复合材料中的应用研究情况，在此基础上，分析了碳纳米管在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题，并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。 [关键词]碳纳米管；复合材料；结构；性能 自从 1991 年日本筑波 NEC 实验室的物理学家饭岛澄男(Sumio Iijima)[1]首次报道了碳纳米管以来，其独特的原子结构与性能引起了科学工作者的极大兴趣。按石墨层数的不同碳纳米管可以分为单壁碳纳米管(SWNTs) 和多壁碳纳米管(MWNTs)。碳纳米管具有极高的比表面积、力学性能(碳纳米管理论上的轴向弹性模量与抗张强度分别为 1~2 TPa 和 200Gpa)、卓越的热性能与电性能(碳纳米管在真空下的耐热温度可达 2800 ℃，导热率是金刚石的 2 倍，电子载流容量是铜导线的 1000 倍)[2-7]。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件，采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件，并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构，从而降低生产成本。因此，聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。 根据不同的应用目的，聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年，人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料，并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究，对这些研究结果分析表明：聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素，如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管)，形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述，并对其所面临的挑战进行讨论。

碳基纳米复合材料修饰电极的制备及其在药物分析中的应用

碳基纳米复合材料修饰电极的制备及其在药物分析中的应用药物分析是分析化学中的一个重要分支,随着药学的发展逐渐成为一门独立的学科。现代药物分析无论是分析领域,还是分析技术都己经大大拓展。 电化学分析作为分析技术的一种,在药物分析领域中有着日益广泛的应用。而各种微电极、修饰电极、电化学传感器的问世,由于其具有灵敏度高、响应快、选择性好、操作简单等优点,为电化学分析在药物分析中的应用注入了新的活力。 随着工作者对电化学分析的研究日益深入,电化学分析在科研、生产中的应用越来越广泛,并且在新药研发以及药品生产等方面扮演着重要的角色。本论文主要研究了新型碳基纳米材料复合修饰电极的制备,探索了不同药物在修饰电极上的电化学行为和电极反应机理,从而建立了一系列灵敏、简单、准确的药物定量分析方法。 主要内容归纳如下:1、通过电化学方法将金属氧化物四氧化三钴 （Co₃O₄）/石墨烯（GR）纳米材料电沉积在玻碳电极表面上,制备了一种新型的纳米复合电极（Co₃O₄/GR/GCE）,成功地被用于测定异烟肼。通过扫描电镜对此修饰电极的表面形貌进行了表征,Co₃O₄纳米粒子和GR能够很好地修饰在玻碳电极表面。 采用差分脉冲法（DPV）优化了异烟肼的测定条件,在最佳条件下,线性关系范围为0.5¹60μM,最低检出限为0.17μM（S/N=3）,实际药物和血清中的回收率良好,相对标准偏差均小于5%。该方法方便可行,结果满意,重复性好,实用性强。 实验表明,相比于裸电极,此修饰电极获得了更好的电化学性能,可显著提高

碳纳米管基纳米复合材料的最新研究进展

碳纳米管基纳米复合材料的 最新研究进展 朱永康 编译 （中橡集团炭黑工业研究设计院，四川 自贡 643000） 摘要：介绍了碳纳米管的结构、性能，主要研究了其在导电复合材料和结构复合材料中的应用。通过研究发现，碳纳米管可赋予各种复合材料（热塑性材料、橡胶、热固性材料）多种不同优异的性能（电性能、机械性能、尺寸性能、热性能或阻燃性能），甚至在老化场合下也可提供一定程度的稳定性。 关键词：碳纳米管；复合材料；研究进展 中图分类号：TQ322 文章编号：1009-797X(2010)05-0019-07 文献标识码：A DOI：10.3969/J.ISSN.1009-797X.2010.05.003 收稿日期：2009-05-07 碳纳米管（CNT ）是由碳(石墨层)构成的一种管状材料，其直径以纳米尺度来量度。石墨层看上去颇像卷起来的薄片，连续的完整六边形网格，碳分子处于六边形的顶点（见图1）。依照其长度、粗细、螺旋性及层数的不同，碳纳米管可具有多种多样的结构。虽然从本质上讲，碳纳米管都是由相同的石墨层形成的，然而它们的导电特性却并不一样，具体情况取决于其所起的是金属还是半导体的作用。碳纳米管的直径通常介于1~50 n m 范围。其长度一般为几微米，不过，最近的研究进展已经使其长度增加了很多，达到了厘米范围。形态较长的碳纳米管往往是碳原子直段的组合，由此形成微米尺度的锯齿状构造（图1b ）。这种构造正 是可大批量供应的多壁碳纳米管的代表。 早期形式的碳纳米管是上世纪80年代初，由工业研究化学家H o w a r d Te n n e n t 博士首次合成的，他研发出了利用烃原料通过催化培育出纳米管的技术。由于当时没有高清晰度的分析仪器和观测仪器，致使人们无法对这种新颖的碳形式的潜力作出合乎实际的估量。碳纳米管非同寻常的优越性能真正得到研究，始于上世纪90年代初。当时，日本电气公司的S u m i o Iijima 发表的一篇论文中，出现了含有多壁碳纳米管的炭黑的高清晰度电子显微镜照片。这是此种纳米结构管状碳的第一件现实的证据。此后，人们对碳纳米管的内在性能作了进一步的测定，并且揭示出了令人意想不到的结果。实际上，对碳纳米管内在机械性能和输运性能的测定，最终将它们定位为炭纤维。表1、表2中就这些性能把碳纳米管与其他高级的工程材料进行了比较。与其他纤维材料相比，碳纳米管表现出独特的硬度、强度和韧度的组合，而前者往往缺乏其中某一项性能。碳纳米管的导热性和导电性也非常好，与其他的导热、导电 材 图1 碳纳米管

高分子基碳纳米管复合材料

高分子基纳米管复合材料 院系：化学与材料科学学院 专业班级：高分子材料与工程 姓名： 学号： 指导教师：

目录 内容摘要 (1) 前言 (1) 1 纳米材料的特性 (1) 1.1 表面效应 (2) 1.2 量子效应 (2) 1.3 小尺寸效应 (2) 2 纳米材料在高分子复合材料中的应用 (3) 2.1高分子纳米复合材料的制备方法 (3) 2.1.1插层复合 (3) 2.1.2共混法 (3) 2.1.3 原位聚合法 (3) 2.1.4溶胶--凝胶法 (4) 2.1.5自主装技术 (4) 2.2聚合物基纳米复合材料的性能及应用 (5) 2.2.1力学性能 (5) 2.2.2电学性能 (6) 2.2.3其他性能 (6) 2.3、碳纳米管的发现及结构特点 (6) 2.4、碳纳米管的在高分子复合材料领域的应用 (7) 结束语 (8) 参考文献 (8)

有关碳纳米管复合材料的研究 摘要：自从上个世纪末纳米技术的出现，纳米材料的独特性能引起人们的广泛关注。把纳米材料与高分子材料复合，制备高性能和功能化的复合材料成为高分子材料领域的热点之一。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。 本论文通过不同的方法制备了不同高分子基碳纳米管复合材料，研究了CNTs在基体中分散状况和复合材料的力学、热学和导电性能，并探讨了CNTs对复合材料的结构和性能的影响。 关键词：纳米材料碳纳米管复合材料 前言：由于高分子材料来源丰富、制造方便、加工容易、节省能源和投资、效益显著、品种繁多、用途广泛，因而在材料领域占有的比重越来越大。但是随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，对高分子材料不断提出各种各样的新要求，使高分子材料科学的发展呈现出高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化的趋势。而纳米技术的出现则为材料科学的发展带来革命性的变化，为高性能、功能化的材料开创了新的领域。因而世界上许多国家把纳米材料的开发放在了特别重要的位置，并形成一股纳米复合材料的热潮[1]。 纳米材料是指平均粒径在纳米级（1-100nm）范围内的固体材料的总称。而作为其中重要的一个部分则是聚合物/无机纳米粒子复合材料，一般是指以有机高分子聚合物为连续相与纳米粒子进行复合而得到的复合材料。这种材料能够充分的结合高分子材料以及纳米粒子所具有的特性，大大的扩展了高分子材料的应用领域，而成为纳米材料里的研究热门。 1、纳米材料的特性 1992年国际纳米材料会议对纳米材料定义如下:一相任一维的尺寸达到 100nm以下的材料为纳米材料[2]。由此可知,纳米材料的几何形状既可以是粒径小于100nm的零维纳米粉末,也可以是径向尺寸小于100nm的一维纳米纤维或二维纳米膜、三维纳米块体等。纳米材料的材质可以是金属或非金属;相结构可以是单相或多相;原子排列可以是晶态或非晶态。当物质进入纳米级后,其在催化、光、电、热力学等方面都出现特异化,这种现象被称为“纳米效应”。具体表现在

高分子石墨烯纳米复合材料的前沿与趋势

石墨烯聚合物纳米复合材料的前沿与趋势 聚合物与其他塑料结合形成混纺纤维，与滑石粉及云母混合形成填充系统，和与其他非均质加固物进行模型挤压生产复合材料和杂化材料。这种简单的“混合搭配”方法使得塑料工程师们能够利用聚合物团生产一系列能够控制极端条件的有用的材料。在这种方法中最后加入的事石墨烯------人们早就了解到它的存在但是知道2004年才被制备与鉴定出的碳单原子层。英国曼彻斯特大学的Andre K.Geim和Konstantin S.Novoselov因为分离出碳单原子层而被授予诺贝尔物理学奖。他们的成就导致了聚合物纳米材料的蓝图发生了变化。人们已经长期熟知碳基材料，像金刚石，六方碳和石墨烯。但是聚合物纳米材料研究团体重新燃起的热情主要由于石墨烯可与塑料结合的特性以及它来自于廉价的先驱体。石墨烯的性价比优势在纳米复合材料、镀膜加工、传感器和存储装置的应用上正挑战着碳纳米管。接着，这些只能被想象出来的应用将会出现。事实上，Andre Geim说过“石墨烯对于它的名字来说就是一种拥有最佳性能的非凡的物质。”这能够在目前大量发表的文献中可以看出。石墨烯为什么能够这样引起人们的兴趣呢？本篇综述尝试去处理在石墨烯纳米复合材料新兴潮流中所产生的这类问题。这个工作的范围被石墨烯聚合物纳米复合材料（GPNC）研究员提出期望的发展潜力进行了拓展。 神奇的石墨烯 石墨烯被频繁引用的性能是它的电子传输能力。这意味着一个电子可以在其中不被散射或无障碍地通行。石墨烯的电子迁移率可达到20000cm2/Vs，比硅晶体管高一个数量级。一片最近的综述表明，以改良样品制备的石墨烯，电子迁移率甚至可以超过25000cm2/Vs。石墨烯是否缺少禁带以及大量合成纯石墨烯是否可行只有将来的研究可以解释。目前，非凡的电子传导性能使得石墨烯居于各类物质之首。所以，利用石墨烯代替硅作为基质的可能性将指日可待。虽然石墨烯的电子传导能力要比铜高得多，但是其密度只有铜的1/5。文献中大量记载了石墨烯的电子传导性能极其影响方面的细节。 由于它固有的特性人们开始对它在纳米复合材料的应用产生了兴趣。据预测，一个单层无缺陷的石墨烯薄膜的抗拉强度要比其他任何物质都要大。事实上，James Hone’s小组已经用原子力显微镜研究了独立的单层石墨烯薄膜的断裂强度。他们测得的平均断裂力为1700nN。他们还发现石墨烯这种物质可以抵挡超高的应力（约25%）。这些测量值使得这个团队计算出无缺陷石墨烯薄片的内在强度为45Nm-1。这儿的内在强度被规定为无缺陷的纯物质在断裂之前所能承受的最大应力。石墨烯如此卓越的是由于它相当于1.0Tpa的杨氏模量。在其他的特性中Paul McEuen和同事们只有一个原子厚度的石墨烯薄膜即可隔绝气体，包括氦气。即石墨烯在实际应用中可作为密闭的微室。石墨烯所表现出的热传导性能要比铜高出很多倍。这就意味着石墨烯能够很容易地进行散热。最近对大块石墨烯薄膜的研究表明其热传导系数是600W/(m.K)。石墨烯另外的一个特性是其具有高的比表面积，计算值为2630m2g-1，而碳纳米管仅为1315m2g-1，这使得石墨烯在储能装置应用上成为一个候选材料。Rod Ruoff’s小组通过改性的石墨烯演示了其具有的超高电容性能。对石墨烯的新奇属性的详细描述随处可见石墨烯与碳纳米管相比有一个截然相反的属性是其不含杂质（不含金属），这对构建可靠的传感器和储能装置来说是一个重要的优势。，更进一步，由于它形状与结构，石墨烯或许有更低的毒性，这也成为目前研究的主题。 独立的纳米材料的这些性质使得物理学家，化学家，和材料学家，不论作为理论学家还是实验学家，都为石墨烯的潜力而感到振奋。然而，最重要的问题是去区分炒作还是现实。

纳米复合材料的研究及应用

纳米复合材料的研究及应用 纳米复合材料的定义： 纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。 复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分，近年来发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料，纳米钨铜复合材料。 在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。我们制备的纳米蒙脱土/PA6复合材料中，纳米蒙脱土的层间距为1.96nm，处于国内同类材料的领先水平（中国科学院为1.5~1.7nm），蒙脱土复合到尼龙基体中后完全剥离成为厚度1~1.5nm的纳米微粒，其复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀，此材料已经实现了产业化；正在开发的纳米TiO2/聚丙烯复合材料具有优良的抗菌效果，纳米TiO2粉体在聚丙烯中分散达到60nm以下，此项技术正在申报发明专利。 由于纳米聚合物复合材料的成型工艺不同于普通的聚合物，本方向还积极开展新的成型方法研究，以促进纳米复合材料产业化的进行。 常见的几种纳米复合材料： 1，天然硅酸盐蒙脱土 简介： 纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm，蒙脱石含量大于95%。具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加（通常采用螺杆共混）。 蒙脱土主要成分蒙脱石，是由两层Si—O四面体和一层Al-O八面体，组成的层状硅酸盐晶体，层内含有阳离子主要是钠离子，镁离子，钙离子，其次有钾离子，锂离子等。蒙脱土的纳米有机改性目的是为了：将层内亲水层转变为疏水层，从而使高聚物与蒙脱土有更好的界面相容性。 化学成分： Ex(H2O)4｛(Al2-x,Mgx)2［(Si,Al)4O10］(OH)2｝又称微晶高岭石。上式中E为层间可交换阳离子，主要为Na+、Ca2+，其次有K+、Li+等。x为E作为一价阳离子时

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题自从1991 年日本筑波NEC 实验室的物理学家饭岛澄男(Sumio Iijima)报道了碳纳米管以来，其原子结构与性能引起了科学工作者的极大兴趣。按石墨层数的不同碳纳米管可以分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)。碳纳米管具有极高的比表面积、力学性能(碳纳米管理论上的轴向弹性模量与抗张强度分别为1~2TPa和200Gpa)、优越的热性能与电性能(碳纳米管在真空下的耐热温度可达2800 ℃，导热率是金刚石的2倍，电子载流容量是铜导线的1000 倍)。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件，采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件，并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构，从而降低生产成本。因此，聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。 根据不同的应用目的，聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年，人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料，并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究，对这些研究结果分析表明：聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素，如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管)，形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述，并对其所面临的挑战进行讨论。 1 聚合物/碳纳米管复合材料的制备 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、

碳纳米管复合材料

碳纳米管复合材料的研究现状 摘要：自从上个世纪末纳米技术的出现，纳米材料的独特性能引起人们的广泛关注。把纳米材料与高分子材料复合，制备高性能和功能化的复合材料成为高分子材料领域的热点之一。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。 本论文通过不同的方法制备了不同高分子基碳纳米管复合材料，研究了CNTs在基体中分散状况和复合材料的力学、热学和导电性能，并探讨了CNTs对复合材料的结构和性能的影响。 关键词：纳米材料；碳纳米管；复合材料； 纳米材料是指平均粒径在纳米级（1-100nm）范围内的固体材料的总称。而作为其中重要的一个部分则是聚合物/无机纳米粒子复合材料，一般是指以有机高分子聚合物为连续相与纳米粒子进行复合而得到的复合材料。这种材料能够充分的结合高分子材料以及纳米粒子所具有的特性，大大的扩展了高分子材料的应用领域，而成为纳米材料里的研究热门。 一、纳米材料的特性 1992年国际纳米材料会议对纳米材料定义如下:一相任一维的尺寸达到 100nm以下的材料为纳米材料。由此可知,纳米材料的几何形状既可以是粒径小于100nm的零维纳米粉末,也可以是径向尺寸小于100nm的一维纳米纤维或二维纳米膜、三维纳米块体等。纳米材料的材质可以是金属或非金属;相结构可以是单相或多相;原子排列可以是晶态或非晶态。当物质进入纳米级后,其在催化、光、电、热力学等方面都出现特异化,这种现象被称为“纳米效应”。具体表现在以下几个方面： 1. 表面效应 固体颗粒的比表面积与其粒径的关系可由下式表示: Sw=k/ρD (1-1) 式中Sw—粒子的比表面积;k—形状因子(球形和立方体粒子的K为6);ρ—粒子