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1、碳纳米管(CNTs)制备及其应用主要内容主要内容1.CNT背景情况介绍及其制备2.CNT自身理论及应用3.CNT复合材料碳碳纳米管米管(CNT)的的发现u纳米碳管研究是富勒烯的继续.1991年，NEC公司的S.Iijima在高分辨电子显微镜下观察采用电弧法制备的富勒烯中发现了多壁纳米碳管(MWNT),直径直径为4-30nm，长度度为1um。u1993年发现单壁碳纳米管年发现单壁碳纳米管(SWNT),(SWNT),直径直径0.4nm-4nm，长度可达几微米，长度可达几微米Nature 354, 56 - 58 (1991) http:/nec.co.jp饭岛和他的碳纳米管背景介绍背景介绍图a图c
2、图b图a，b分别是多壁，单壁碳纳米管示意图，图c是碳纳米管的放大电镜图背景介绍背景介绍碳纳米管分类：碳纳米管分类： 碳纳米管按照石墨烯片的层数分类可分为：单壁碳纳米管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs），与多壁管相比，单壁管是由单层圆柱型石墨层构成，其直径大小的分布范围小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。单壁碳纳米管直径为1-6 nm多壁碳纳米管直径nm m按手性分按手性分：通常依照n ，m 的相对关系，将单壁碳纳米管分为 achiral 和chiral 两个基本类型。Achiral 型又分为zigzag （锯齿型）和armchair（扶手椅型） 两类。当n 和m 其中之一为0 时，为zi
3、gzag 型；当n=m 时为armchair 型；其它所有情况都称为chiral 型( 手性管）。Armchair(n,m)=(5,5)Zigzag(n,m)=(9,0)按形态分按形态分：普通封口型变径型洋葱型海胆型竹节型念珠型纺锤型螺旋型其他异型背景介绍背景介绍扫描隧道显微镜X射线衍射孔结构及比表面积电子衍射拉曼光谱纳米管结构的表征：纳米管结构的表征：背景介绍背景介绍背景介绍背景介绍碳纳米管的表征碳纳米管的原始状态：团聚状态，束状背景介绍背景介绍碳纳米管的表征有机DMF（N，N-二甲基甲酰胺）中超声分散后碳纳米管的SEM（左）与TEM（右）石墨电弧法石墨电弧法浮动催化法浮动催化法（即碳氢化合
4、物催化分解法，又称（即碳氢化合物催化分解法，又称CVD法）法）激光蒸汽法激光蒸汽法燃烧火焰法燃烧火焰法碳纳米管的生产方法简介碳纳米管的生产方法简介石墨电弧法：石墨电弧法：基本原理：基本原理：电弧室充惰性气体保护，两石墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定。放电过程中阳极温度相对阴极较高，所以阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物。 理想的工艺条件：氦气为载气，气压 6050Pa，电流60A100A，电压19V25 V，电极间距1 mm4mm，产率50。Iijima等生产出了半径约1 nm的单层碳管。氦气保护石墨电弧法氦气保护石墨电弧法l阳极阳极-面积较小的面积较
5、小的石墨棒（石墨粉石墨粉和催化剂组成）和催化剂组成）l阴极阴极-面积较大的石墨棒面积较大的石墨棒氢气保护石墨电弧法氢气保护石墨电弧法氢电弧法优点氢电弧法优点:l氢气为缓冲气 l含硫化合物为生长促进剂 l大阳极，阴极在其上方并与其成一定角度 l电极角度可控可半连续制备 化学气相沉积法（化学气相沉积法（CVDCVD）特点：特点：设备简单、条件易控、能大规模制备、可直接生长在合适的基底上常用气体：常用气体：甲烷、一氧化碳、苯等催化剂：催化剂：Fe、Co、Ni、Mo等以及它们的氧化物激光蒸发法激光蒸发法影响因素：影响因素：催化剂保护压强（3.0x104一4.5 x 104 Pa）气体（氦气、氩气）激光
6、脉冲时间间隔 （间隔越短，产率越高）激光脉冲功率（功率，直径）制备纳米碳管的其它方法：制备纳米碳管的其它方法：1.1.微波等离子化学蒸发法微波等离子化学蒸发法2.2.微孔模板法微孔模板法3.3.太阳能法太阳能法国内碳纳米管批量制备情况国内碳纳米管批量制备情况深圳纳米港有限公司: 成立于2001年,是国内最早从事碳纳米管开发和生产的高科技企业。在国际上首次成功实现碳纳米管的连续化批量产，年产碳纳米管可达510吨，成为亚洲最大的碳纳米管生产基地，产量居世界前列（2001年数据）。技术支持：中科院成都有机所于作龙研究小组（催化）中科时代纳米公司中科时代纳米公司中科时代纳米公司（中科院成都有机所）产品
7、：中科时代纳米公司（中科院成都有机所）产品：单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、工业级多壁碳纳米管石墨烯、碳纳米管分散液及浆料、碳纳米管填料、碳纳米管功能母粒、碳纳米管环氧复合物 高纯度（90wt%）单壁碳纳米管的生产能力已达到100kg/a，多壁碳纳米管（直径:20-30nm,纯度:95%）的生产能力已达到30T/a。 南昌大学机电工程学院曾效舒教授南昌大学机电工程学院曾效舒教授公司生产碳纳米管及石墨烯公司生产碳纳米管及石墨烯清华化工系魏飞教授组清华化工系魏飞教授组天奈公司(Cnano)：技术支持-清华化工系魏飞教授组清华化工系魏飞教授组利用纳米聚团床反应器技术，成功设计出低成本、大批
8、量制备碳纳米管的工艺流程，目前已形成日产360公斤、年产120吨、纯度高达80以上的多壁纳米管生产能力。注重基础研究与产业化结合培养了二位百篇优博论文获得者：骞伟中，张强清华机械工程系朱宏伟清华机械工程系朱宏伟清华大学机械工程系研究员、博导。已在Science、Nano Letters、Advanced Materials、Small、Applied Physics Letters等期刊上发表论文70余篇，出版学术著作1部。目前主要从事纳米材料连续化、纳米技术在能源/环保领域的应用研究。研究方向：石墨烯、碳纳米管手性控制与工程应用、能量收集、转换与存储（太阳能电池、锂离子电池、超级电容器等）、
9、复合材料与异质结构 e) Picture of a CNT and apolymeric sponge placed in a water bath. The CNT sponge is floating on the top while thepolyurethane sponge absorbed water and sank to below the surface level. f) A CNTsponge bent to arch-shape at a large-angle by finger tips. g) A 5.5cm1 cm0.18cmsponge twisted by
10、three round turns at the ends without breaking. h) Densification oftwo cubic-shaped sponges into small pellets (a flat carpet and a spherical particle,respectively) and full recovery to original structure upon ethanol absorption.Adv. Mater. 2010, 22, 617621解思深院士解思深院士主要研究方向：1纳米碳管及其它一维纳米材料阵列体系的制备方法研究，
11、模板生长和可控生长机理研究；内嵌或外包附及金属掺杂的研究。2. 纳米碳管及其它一维纳米材料阵列体系的的结构和谱学研究。3纳米碳管及其及其它一维纳米材料、阵列体系的物性研究。4纳米碳管及其它一维纳米材料作为复合材料中加强材料的应用，界面结构和性质研究。 中国科学院物理研究所范守善院士范守善院士清华大学物理系研究领域：近十余年的研究方向集中在纳米尺度材料的科学与技术，主要研究方向为碳纳米管的生长机理、可控制合成与应用探索。在深入揭示和理解碳纳米管生长机理的基础上，实现了超顺排碳纳米管阵列、薄膜和线材的可控制与规模化制备，研究并发现了碳纳米管材料独特的物理化学性质，基于这些性质发展出了碳纳米管发光和
12、显示器件、透明柔性碳纳米管薄膜扬声器、碳纳米管薄膜触摸屏等多种纳米产品，部分应用产品已具有产业化前景，实现了从源头创新到产业化的转换。刘忠范院士刘忠范院士北京大学化学与分子工程学院（纳米化学研究中心）研究兴趣：主要从事纳米化学和纳米结构器件研究，研究兴趣：主要从事纳米化学和纳米结构器件研究，近年来在碳纳米管电子学的材料与器件基础、基于近年来在碳纳米管电子学的材料与器件基础、基于扫描探针技术的超高密度信息存储研究方面取得一扫描探针技术的超高密度信息存储研究方面取得一系列成果。系列成果。课题组成员：张课题组成员：张锦锦1）低维纳米材料的可控生长和化学合成）低维纳米材料的可控生长和化学合成:主要利用
13、化学气相沉积主要利用化学气相沉积（CVD）技术和化学合成等手段，发展纳电子器件、分子电子器件用新）技术和化学合成等手段，发展纳电子器件、分子电子器件用新材料。材料。2)纳米材料与纳米结构的制备、组装、表征、性能及其应用研究纳米材料与纳米结构的制备、组装、表征、性能及其应用研究北京大学李彦教授北京大学李彦教授本课题组主要从事碳纳米管的制备、修饰、表征和应用的研究。发展碳纳米管的可控制备方法，通过化学修饰和复合对碳纳米管进行进一步的性能调控，同时发展相应的表征技术以满足可控制备和修饰研究的需求，并探索基于碳纳米管的材料在纳电子、能源及生物医学等方面的应用。本课题组主要从事碳纳米管的制备、修饰、表征
14、和应用的研究。发展碳纳米管的可控制备方法，通过化学修饰和复合对碳纳米管进行进一步的性能调控，同时发展相应的表征技术以满足可控制备和修饰研究的需求，并探索基于碳纳米管的材料在纳电子、能源及生物医学等方面的应用。沈阳金属所成会明教授沈阳金属所成会明教授先进炭材料研究部先进炭材料研究部主要研究领域是先进炭材料及新型能源材料，重点开展纳米碳管的制备方法、结构与性能、应用探索，新型储氢材料，新型储能材料等方面的研究工作。国家重点基础研究规划（973）项目首席科学家、863计划新材料领域特种功能材料技术主题组专家、国家杰出青年基金获得者；国际刊物Carbon主编、新型炭材料主编 CNTCNT的基本性质：的
15、基本性质： u优良的导体和半导体特性。量子限域所致u高的比表面积。u强的吸附性能。u优良的光学特性 发光强度随发射电流的增大而增强。n高的机械强度和弹性。 强度100倍的钢，密度1/6倍的钢 碳纳米管的抗拉强度达到50200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至 少比常规石墨纤维高一个数量级。它是最强的纤维，在强度与重量之比方面，这种纤维是最理想的。 力学性能：力学性能：碳纳米管力学性质力学性能：各种型号的CNT的价格，形状，性能优异的化学稳定性（C-C键，无悬空键）碳纳米管具有化学惰性，经历充放电不发生化学作用。因此，数据保存在这样的一个存储器中可以拥有更长的保存时间。 由于碳纳米
16、管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6mm时，导电性能下降；当管径小于6mm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。 电学性能： 碳纳米管的中空结构，以及较石墨(0.335nm)略大的层间距(0.343nm)，是否具有更加优良的储氢性能，也成为科学家们关注的焦点。 1997年，A. C. Dillon对单壁碳纳米管(SWNT)的储氢性能做了研究，SWNT在0时,储氢量达到了5%。 Declutch指出:一辆燃料机车行驶500km,消耗约31kg的氢气，以现有的油箱来推算，需要氢气储存的重量和体积能
17、量密度达到65%和62kg/m3。 这两个结果大大增加了人们对碳纳米管储氢应用前景的希望。 储氢性能：CNTCNT的功能化的功能化1 1、共价功能化、共价功能化 A A：端口功能化：端口功能化 B B：侧壁功能化：侧壁功能化2 2、非共价功能化、非共价功能化 C C： 表面活化剂功能化表面活化剂功能化 D D： 聚合物功能化聚合物功能化 E E： 内腔功能化内腔功能化目的：提高CNT的溶解度，有助于纯化，并引入新的性能。CNTCNT应用及理论应用及理论聚合物功能化聚合物功能化Scheme 1. Interaction between PSPEO and MWNTsFig. 2. TEM ima
18、ges of the MWNTs/PSPEO at lower (a) and higher (b) magnificationsCNTCNT应用及理论应用及理论超级电容器比表面积大（250-3000m2/g)碳纳米管电容量可到每克15-200F，目前数千法拉的电容器已被生产单壁碳纳米管电容量一般为180F/g，多壁碳纳米管电容量一般为102F/g单壁碳纳米管电容器功率密度可达20KW/kg，能量密度可达7Wh/kg超级电容器双电层电容法拉弟准电容储氢材料储氢材料人类社会发展所使用的主要能源人类社会发展所使用的主要能源 煤炭煤炭石油石油天然气天然气？氢能特点氢能特点目前主要的氢气存储方法目前主
19、要的氢气存储方法 金属氢化物、液化、高压储氢及有机氢化物金属氢化物、液化、高压储氢及有机氢化物储氢储氢碳纳米管储氢特点碳纳米管储氢特点影响因素影响因素 管径、管间距、管束直径管径、管间距、管束直径CNTCNT应用及理论应用及理论CNTCNT应用及理论应用及理论 1997 1997年，年，AC DillonAC Dillon等报道了单壁纳米碳管的中等报道了单壁纳米碳管的中空管可储存和稳定氢分子，引起广泛关注，相关的空管可储存和稳定氢分子，引起广泛关注，相关的实验研究和理论计算工作也相继展开，初步结果表实验研究和理论计算工作也相继展开，初步结果表明：纳米碳管是一种很有发展前途的储氢材料。单明：纳米
20、碳管是一种很有发展前途的储氢材料。单壁纳米碳管的吸氢过程研究发现，氢以很大密度填壁纳米碳管的吸氢过程研究发现，氢以很大密度填充到单壁纳米碳管的管体内部以及单壁纳米碳管束充到单壁纳米碳管的管体内部以及单壁纳米碳管束之间的孔隙，因此单壁纳米碳管具有极佳的储氢之间的孔隙，因此单壁纳米碳管具有极佳的储氢能力，据推测单壁纳米碳管的储氢量可达能力，据推测单壁纳米碳管的储氢量可达1010（重（重量比）量比） 储氢材料储氢材料CNTCNT应用及理论应用及理论CNTCNT应用及理论应用及理论美国通用汽车公司液氢为能源的燃料电池美国通用汽车公司液氢为能源的燃料电池概念车氢动一号概念车氢动一号CNTCNT应用及理论
21、应用及理论美国通用汽车公司液氢为能源的燃料电池美国通用汽车公司液氢为能源的燃料电池概念车氢动一号概念车氢动一号 碳纳米管的层间距为0.34nm,略大于石墨的层间距0.335nm,这有利于Li+的嵌入与迁出,它特殊的圆筒状构型不仅可使Li+从外壁和内壁两方面嵌入,又可防止因溶剂化Li+嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏。碳纳米管掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性,消除极化。 锂离子电池 CNTCNT应用及理论应用及理论制备纳米材料的模板制备纳米材料的模板 一维纳米中空孔道赋予了纳米碳管独特的吸附、储气和一维纳米中空孔道赋予了纳米碳管独特的吸附、储气和浸润特性。根据理论计算，中空的纳米碳管具有
22、毛细作用，浸润特性。根据理论计算，中空的纳米碳管具有毛细作用，纳米碳管为模板制备其它纳米线的研究工作。以纳米碳管纳米碳管为模板制备其它纳米线的研究工作。以纳米碳管为基础，利用它的中空结构和毛细作用可制备其它纳米为基础，利用它的中空结构和毛细作用可制备其它纳米结构。对纳米碳管进行结构。对纳米碳管进行B B、N N等元素掺杂已获得了一系列等元素掺杂已获得了一系列新型纳米管。以纳米碳管为母体，通过气相反应方法可新型纳米管。以纳米碳管为母体，通过气相反应方法可以制备出以制备出SiCSiC、GeOGeO2 2、GaNGaN等多种纳米棒以及各种金属的等多种纳米棒以及各种金属的纳米线。这些新的一维纳米材料的
23、出现，必将对纳米材纳米线。这些新的一维纳米材料的出现，必将对纳米材料的研究和发展产生积极的影响。料的研究和发展产生积极的影响。CNTCNT应用及理论应用及理论用多壁纳米碳管制备的纳米用多壁纳米碳管制备的纳米GaNGaN纳米线纳米线 a a 原始样品原始样品 MWNT bMWNT b制备的制备的GaNGaN纳米线纳米线 CNTCNT应用及理论应用及理论制备纳米材料的模板制备纳米材料的模板催化剂载体催化剂载体纳米材料比表面积大，具有特殊的电子效应纳米材料比表面积大，具有特殊的电子效应和表面效应。如气体通过纳米碳管的扩散速和表面效应。如气体通过纳米碳管的扩散速度为常规催化剂颗粒的上千倍，担载上催化度
24、为常规催化剂颗粒的上千倍，担载上催化剂后可极大地提高催化剂的活性和选择性，剂后可极大地提高催化剂的活性和选择性，使其在加氢、脱氢和择型催化等反应中具有使其在加氢、脱氢和择型催化等反应中具有很大的应用潜力。很大的应用潜力。 CNTCNT应用及理论应用及理论分析化学方面的应用实例：分析化学方面的应用实例：优点：纳米级直径，高的长径优点：纳米级直径，高的长径比，高的机械柔软性，电子比，高的机械柔软性，电子特性确定。特性确定。分辨率高，探测深度深，可进分辨率高，探测深度深，可进行狭缝和深层次探测行狭缝和深层次探测HafnerHafner J H J H在室温下能够清晰在室温下能够清晰的观测到的观测到G
25、 G型球蛋白型球蛋白IgGIgG的的Y Y型型结构。结构。原子力显微镜针尖CNTCNT应用及理论应用及理论u优点：超灵敏，应用范围广，蛋白的生理活性的测定优点：超灵敏，应用范围广，蛋白的生理活性的测定u应用：医疗方面对糖尿病的检测应用：医疗方面对糖尿病的检测生物传感器Enzyme-Coated Carbon Nanotubes as SingleMolecule BiosensorsCNTCNT应用及理论应用及理论基质辅助激光解吸技术（基质辅助激光解吸技术（MALDIMALDI）的基质）的基质MALDIMALDITOFTOF技术主要用来研究生物大分子如大分子聚合物、生技术主要用来研究生物大分子
26、如大分子聚合物、生物分子、非共价化合物等等。物分子、非共价化合物等等。u20032003年年DICPDICP邹汉法研究员用邹汉法研究员用CNTCNT做基质成功的测定了小肽和做基质成功的测定了小肽和环糊精等小分子的分子量。环糊精等小分子的分子量。结果显示：结果显示：CNTCNT具有好的抑制基体离子的干扰，同时提高了灵敏具有好的抑制基体离子的干扰，同时提高了灵敏度和分辨率，降低了激光能阈值。度和分辨率，降低了激光能阈值。CNTCNT应用及理论应用及理论 纳米碳管的电学性质与其结构密切相关。就其导电性而言，纳米碳管的电学性质与其结构密切相关。就其导电性而言，由于纳米碳管直径和螺旋角不同，可以是金属性
27、的，也可由于纳米碳管直径和螺旋角不同，可以是金属性的，也可以是半导体性的，甚至在同一根纳米碳管上的不同部位，以是半导体性的，甚至在同一根纳米碳管上的不同部位，由于结构的变化，也可以呈现出不同的导电性。由于结构的变化，也可以呈现出不同的导电性。 纳米碳管中存在大量未成对电子，但其在纳米碳管中的径纳米碳管中存在大量未成对电子，但其在纳米碳管中的径向运动却受到限制，表现出典型的量子限域效应；而电子向运动却受到限制，表现出典型的量子限域效应；而电子在轴向的运动不受任何限制。因此，可以认为纳米碳管是在轴向的运动不受任何限制。因此，可以认为纳米碳管是一维量子导线。一维量子导线。 纳米器件纳米器件CNTCN
28、T应用及理论应用及理论单壁纳米碳管集成电路纳米碳管形成的分子晶体管CNTCNT应用及理论应用及理论利用催化热解法成功地制备了纳米碳管硅纳米线，测试表明，这种金属半导利用催化热解法成功地制备了纳米碳管硅纳米线，测试表明，这种金属半导体异质结具有二极管的整流作用。体异质结具有二极管的整流作用。 当一个金属性单层纳米碳管与一个半导体性当一个金属性单层纳米碳管与一个半导体性单层纳米碳管同轴套构而形成一个双层纳米碳管时，两个单层管仍分别保持单层纳米碳管同轴套构而形成一个双层纳米碳管时，两个单层管仍分别保持原来的金属性和半导体性，利用这一特性可制造具有同轴结构的金属半导体器原来的金属性和半导体性，利用这一
29、特性可制造具有同轴结构的金属半导体器件。件。 单壁纳米碳管为导线纳米器件多壁纳米碳管纳米器件 CNTCNT应用及理论应用及理论韩国三星公司采用纳米碳管作的平板显示器实物照片CNTCNT应用及理论应用及理论纳米秤纳米秤CNTCNT应用及理论应用及理论 碳纳米管上极小的微粒可以引起碳纳米管上极小的微粒可以引起碳纳米管在电流中的摆动频率发生变碳纳米管在电流中的摆动频率发生变化，利用这一点，化，利用这一点，1999年年，巴西和美，巴西和美国科学家发明了国科学家发明了10-17kg精度的精度的“纳米纳米秤秤”，能够称量单个，能够称量单个病毒病毒的质量。随的质量。随后德国科学家研制出能称量单个后德国科学家
30、研制出能称量单个原子原子的的“纳米秤纳米秤” 。这种世界上最小的秤，。这种世界上最小的秤，为科学家区分病毒种类，发现新病毒为科学家区分病毒种类，发现新病毒作出了贡献。作出了贡献。纳米齿轮纳米齿轮CNTCNT应用及理论应用及理论CNTCNT应用及理论应用及理论 碳纳米管是一种有前途的理想微波吸收剂,可用于隐形材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料。CNTCNT应用及理论应用及理论纳米材料比表面积大,表面原子比率大(约占总原子数的 50%),使体系的电子结构和晶体结构明显改变,表现出特殊的电子效应和表面效应。如气体通过碳纳米管的扩散速度为通过常规催化剂颗粒的上千倍,担载催化剂后极大提高催化剂的活性和选择
31、性。碳纳米管应用研究展望碳纳米管应用研究展望1、分离分析技术。如：色谱填料，毛细管电泳，MALDI基质，修饰电极等。2、材料技术。如：光导材料、复合材料，磁性材料等 3、微电子技术。4、分子级的催化剂。5、纳米级反应器。6、仪器的微型化。.应用最为广泛的一种新型材料应用最为广泛的一种新型材料CNTCNT应用及理论应用及理论CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究CNT与树脂基体复合CNT与树脂复合两个问题CNT与树脂界面问题CNT在树脂中分散问题解决方法解决方法对CNT表面进行改性，使其表面带有能够与树脂基体反应的基团一般采用微波和超声的
32、方法使其分散均匀，并且使树脂聚合到一定的粘度CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究碳纳米管表面的改性非共价表面改性运用分子链是折叠链的低聚物来包覆碳纳米管的表面，并且这种包覆是可逆的。图示选择的低聚物是低聚（亚苯基乙炔撑），这种低聚物在溶液中呈现卷曲螺旋型构象，当碳纳米管悬浮的溶液中时，这种低聚物由于分子内的- 作用和分子与碳纳米管- 作用的使得分子链将碳纳米管包覆起来。CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究表面话性剂、生物小分子、共轭聚合物和DNA在碳纳米管上的缠绕吸附模型非共价表面改性CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究文献中非共价修饰助溶碳纳米管所采用的各
33、种化合物非共价表面改性CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究芘衍生物与碳纳米管非共价作用吸附在碳纳米管上，同时芘作为link盯将生物太分子与碳纳水管连接在一起非共价表面改性碳纳米管表面的改性共价表面改性CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究各种功能化碳纳米管示意图CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究各种功能化碳纳米管示意图共价表面改性在碳纳米管表面共价接枝高分子也是一类共价修饰碳纳米管的方法。在碳纳米管上共价共价接枝高分子的方法可以归结为两种：”grafting to”和”grafting from”法。“Grafting to”有赖于合成末端含有反应性基团的高
34、分子，该基团与碳纳米管表面的活性基团或者缺陷反应，甚至可以直接打开侧壁形成共价结合。 “Grafting from”基于预先将引发剂基团共价连接在碳纳米管表面，之后在引发剂作用下引发单体自表面开始聚合生长高分子链。CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究碳纳米管分散性的研究 碳纳米管的分散程度在复合材料改性、纳米器件的制造及光学应用方面直接与材料的性能密切相关,碳纳米管的分散是其在应用过程中关键的一环。其研究的内容包括两个方面: 如何使碳纳米管分散。如何克服碳纳米管的表面活性能,以防团聚。CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究碳纳米管分散性的研究碳纳米管分散实验过程碳纳米管分
35、散实验过程CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究碳纳米管分散性的研究碳纳米管在不同超声时间的分散形态碳纳米管在不同超声时间的分散形态延长超声振荡时间后碳纳米管的稳定性大大加强。这是由于在超声场中,频率超声波所产生的“超声空化气泡”爆炸时释放出巨大的能量,产生局部的高温高压环境和具有强烈冲击力的微射流。超声分散影响CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究0.1g/L的十二烷基硫酸钠的十二烷基硫酸钠对碳纳米管分散性的影响对碳纳米管分散性的影响不同表面活性剂对碳纳米不同表面活性剂对碳纳米管分散形态的影响管分散形态的影响碳纳米管分散性的研究表面活性剂对分散性的影响CNTCNT树脂基复
36、合材料研究树脂基复合材料研究CNT树脂基复合材料热性能研究CNT与环氧树脂复合导热性能变化CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究CNT树脂基复合材料热性能研究表面处理和未处理的CNT与环氧树脂复合的导热性比较CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究CNT树脂基复合材料电性能研究 将CNT与高聚物树脂复合时，能够得到很好的介电性能和导电性能。不同CNT含量的CNT/PVA导电率随着频率变化CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究CNT树脂基复合材料电性能研究不同CNT含量的CNT/PVA介电常数随着频率变化CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究CNT树脂基复合
37、材料力学性能研究不同含量的环氧树脂与CNT的力学性能CNTCNT树脂基复合材料研究树脂基复合材料研究CNT树脂基复合材料力学性能研究CNT与树脂界面界面对性能影响CNT从材料中拔出的快照CNT拔出的能量与含量的关系图展望展望各国主要面临以下两个共同问题，使得碳纳米管不能真正得到工业应用。如何实现高质量碳纳米管的连续批量工业化生产。如何更深入研究碳纳米管实际应用问题。 目前所得到的碳纳米管缺陷较多，且不易分散，这大大限制了碳纳米管的性质研究和应用研究。所以对碳纳米管制备方法的研究显得尤为重要。另外，纳米尺寸的测量手段也须进一步加强。总之，随着碳纳米管研究的逐步深入以及纳米科技的快速发展，纳米碳材料将会对全世界的科学和经济产生重大的影响。
