纳米管复合材料的应用综述.doc

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1、碳纳米管复合材料的应用应用化学系****班**********摘要：碳纳米管是近代发现的一种碳材料的一维形式。碳纳米管具有良好的力学性能，硬度与金刚石相当，良好的韧性，熔点是目前已知材料中最高的，良好的导电性，光学和储氢等其他良好的性能。正是由于碳纳米管这种潜在的价值和广泛的应用前景，使有关碳纳米管复合材料的研究成为最受关注的研究领域之一。关键字：碳纳米管，复合材料，纳米，复合1引言碳纳米管，又名巴基管，碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20nm。根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和

2、螺旋型三种。2碳纳米管材料制备方法简介激光蒸发法：利用高能量密度激光在特定的气氛下照射含催化剂的石墨靶,激发出来的碳原子和催化剂颗粒被气流从高温区带向低温区,在载体气体中气态碳在催化剂的作用下相互碰撞生成碳纳米管.在1437k下,THESS等采用双脉冲激光照射含Ni/Co催化剂颗粒的石墨靶,获得较大数量和高质量的单壁碳纳米管。[12]陈文哲等用脉冲激光轰击流动的乙醇和镍-石墨靶的固-液界面,也制得了碳纳米管.碳纳米管的生长主要受到激光强度、生长腔的压强,以及气体流速等因素的影响.此法得到的大多是单壁碳纳米管,质量高,但产量较低。3.碳纳米管复合材料的分类3.1碳纳米管/无机物复合材料3.

3、1.1碳纳米管/铝金属铜复合材料通过在室温下冷压成型后再真空热压处理制备了单壁碳纳米管铝金属复合材料。当热压温度为380℃时，制备的复合材料的硬度可达到2.21GPa，是纯铝金属的15倍左右，比同样温度热压出的铝块的硬度高36.4%。3.1.2碳纳米管/陶瓷复合材料从陶瓷颗粒的表面碳纳米管原位生长入手，在SiC、ZrO2和AlN等材料的表面原位生长碳纳米管，随后利用辉光等离子体烧结（SPS）方法制备出陶瓷与碳纳米管复合材料，从而实现了碳纳米管在陶瓷基复合材料复合材料中的均匀分散，获得高热导率的先进陶瓷，为航空航天领域超高速飞行器的高温结构提供新材料。3.1.3碳纳米管/氧化铝复合材料从采

4、用聚乙烯醇对碳纳米管表面进行改性,通过化学沉淀法将Al(OH)3均匀沉积在碳纳米管表面,然后在氮气气氛下于500℃煅烧2h,制备出氧化铝/碳纳米管复合材料.经聚乙烯醇改性的碳纳米管表面均匀覆盖一层聚乙烯醇膜,通过聚乙烯醇的吸附作用,Al(OH)3沉积在碳纳米管表面形成一层连续的覆盖层.[8]3.1.4碳纳米管/羟基磷灰石复合材料以球磨和超声分散两种工艺制备了CNTs/HAp复合粉体,并经等静压成型、真空无压烧结制备出了碳纳米管/羟基磷灰石复合材料，真空下该复合材料的烧结温度应低于1100℃.所制备羟基磷灰石为纳米级,纯度高,所使用的原料碳纳米管纯度高,碳纳米管在复合粉体中分散均匀.碳纳米

5、管有细化晶粒的作用[1]。3.2碳纳米管/有机物复合材料3.2.1镀镍碳纳米管/导电聚苯胺复合材料利用化学镀镍法在碳纳米管(CNTs)表面镀金属镍合金(Ni/CNTs),并以过硫酸铵为氧化剂,原位聚合法制备导电聚苯胺(PANI);通过溶液共混法,将Ni/CNTs和PANI制备成复合材料.结果表明,Ni/CNTs的长度约几百纳米至几十微米,镀层的厚度在20～30nm;随着Ni/CNTs含量增加,复合材料的电导率增加,其渗滤阈值为3.5％.高36.4%。[3]3.2.2碳纳米管/聚吡咯复合材料采用恒电流法制备了具有可快速充放电性能的对甲基苯磺酸根掺杂聚吡咯/功能化单壁碳纳米管复合材料,扫描电

6、镜结果表明该复合材料呈纳米棒状构成的多孔结构,棒径约为70nm;比表面积测试分析表明该复合材料有着较高的比表面积和大的介孔孔隙率.表明该材料具有优异的快速充放电性能,同时该材料还表现出优异的稳定性,在大电流下经历10000圈循环后容量仍保持95.2％[9].3.2.3碳纳米管/纤维素复合材料纤维素是一种天然的、可再生、具有良好生物相容性的高分子材料，因价格低廉、容易获得和加工技术成熟等优势，在纤维、聚合物、印刷等传统土业领域都有着重要的应用。而碳纳米管的加入，因其优异的机械性能和高的纵横比，赋子了碳纳米管/纤维素复合材料更高的力学及电学性能，大大拓展了复合材料在生物材料、纳米器件、电化学

7、装置等领域的应用范围。[7]离子液体通过其阴离子与纤维素中轻基的作用能够有效地破坏纤维素分子间的氢键提高改性碳纳米管中纤维素的溶解度。[2]4.碳纳米管复合材料的应用4.1导电性、导热性导电性、导热性CNTs具有优于铜的导电性，可以取代金属填料用来制备有机复合导电材料。因为CNTs与有机物的相容性优于金属，故材料的性能更加稳定，而且质量更轻，同时CNTs高达l000的长径比可以极大地降低复合材料的渗滤阈值，这是其它填料无法达到的，可