碳纳米管复合材料.pptx

碳纳米管复合材料,姓名：王瀚学号：21426009,简介,碳纳米管(英语：CarbonNanotube，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。,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。,碳纳米管复合材料的研究方向,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。,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8001200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。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。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1015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,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。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3642和25。,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。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。,参考文献,1陈夕，黄丽，徐定宇等.纳米材料的进展及其在塑料中的应用.国外塑料，1995,(3):512.2王新宇,漆宗能,王佛松.聚合物-层状硅酸盐纳米复合材料制备及应用.工程塑料应用,1999,27(2):15.3王丽萍,洪广言.无机-有机纳米复合材料.功能料,1998,29(4):343347.4NiklassonGA.Opticalpropertiesofsquarelatticesofgoldnanoparticles.NanostruredMaterials,1999,11(12):725728.5P