聚合物碳纳米管复合材料的制备及其智能特性

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1、中文摘要碳纳米管具有独特的力学特性、电学特性及热稳定性，可用于制备新型的复合材料。近年来，碳纳米管基复合材料的研究已经成为新材料研究的热点。对多壁碳纳米管进行提纯和混酸处理，使碳纳米管表面带有功能基团。选用丙烯酸、丙烯酰胺及水溶性多壁碳纳米管原位合成了丙烯酸／丙烯酰胺／碳纳米管水凝胶，研究了水凝胶的pH、温度和离子敏感特性和在非接触电场中电刺激响应特性。实验表明，水凝胶具有溶胀特性，其在室温下去离子水中溶胀后的湿重约为干凝胶的200倍；水凝胶薄膜在整个pH值范围内均有一定的溶胀性，在酸性溶液中溶胀率比较小，而在碱性溶液中溶胀率非

2、常大，水凝胶在碱性溶液中的溶胀率约为其在酸性溶液中的20倍，在pH值6～8间有一溶胀突越：溶液中离子强度的大小对凝胶的溶胀率也有非常明显的影响，在其它条件相同的情况下，离子强度越大，溶胀率越小：水凝胶的溶胀率随温度升高而增大。所制备的凝胶薄膜在所有溶液中都能够迅速的达到溶胀平衡，在室温时15min即可达到溶胀平衡。在电场力的作用下，凝胶内部可移动离子和溶液中离子发生定向移动，形成离子浓度梯度差，导致在凝胶两侧渗透压不平衡，使凝胶条向阴极弯曲。随着电场强度增大，凝胶弯曲程度越大，响应时间也迅速变短。讨沧了碳纳米管与丙烯酸．丙烯酰胺

3、共聚物复合的机理。采用加热氧化法制备了水溶性多壁碳纳米管，利用层层组装技术(LBL)制各了聚电解质／多壁碳纳米管复合薄膜，薄膜的制各过程由吸收光谱来监测，利用SEM图像显观察复合薄膜的表面形貌。以交联后复合薄膜为敏感材料制作了敏感元件，测试其在不同相对湿度下的直流电阻发现，相对湿度从5％RH增至97％的过程中，复合薄膜的电阻急剧增大，这与传统的电阻型湿度传感器恰好相反。在5％到85％的相对湿度段复合薄膜的电阻基本上是线性增大。其吸湿与脱湿时间分别为2s和30s。关键词：多壁碳纳米管，水凝胶，层层组装，原位合成，智能特性。Abst

4、ractCarbonnanotubeshavedemonstratedawealthofexceptionalstructure，mechanicalandelectronicproperties．whichhavemadethempotentiallyusefulforapplicationinnano，composites．Thehybridmaterialsbasedoncarbonnanotubeshavebecomeanareaofsignificantinterestinrectentyears．Watersolub

5、lemultiwallcarbonnanotube(MWNT)waspreparedviachemicaloxidation．Hydrogelscomposedofacrylicacid．acrylamideandMWIgTwerein．situsynthesized．ThesensitivitiesofthehydrogelstopH，temperature，ionicstrengthandweFeinvestigated．T}1eweJ}ghtofwethydmgelinpurewaterisabout200timestot

6、heweghtofdryhydrogel．AndtheSRofthehydrogelinalkalingweaksolutionisabout20timestoitinacidicsolution．Ontheotherhand，thebendingcharacteristicsofhydrogelswerestudiedunderthed．c．electricfields．ThemechanismoftheMWNTcombiningwimthecopolymerofacrylicacidandacrylamidewasdiscu

7、ssed．Theweakintemlolecularadsorptionmayplayanimportantroleinthecombinationbetween血eMWNTandthecopolymer．CompositemultilayerfilmsoftheoxidizedMWNTsandpoly(ethyleneimine)(PEI)werefabricatedthroughthelayer-by-layer(LbL)assemblyapproach．neLbLassemblyprocessofthemultilayer

8、filmswasmonitoredwithaUV-visspectrophotometer．ThesurfaceandsectionmorphologiesofthefilmswereobservedunderaSchottkyfieldemissionscan