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碳纳米管及其应用

由中国科学院物理所承担的中科院知识创新工程首批重大支持项目──碳纳米管和其他碳纳米材料,实施一年多来已取得创新性进展,制备出了世界上最细的碳纳米管,直径只有0.5纳米,和C_(36)直径相等,这一结果已接近碳纳米管的理论极限值0.4纳米。在此之前,国际上报道的碳纳米管的最小直径为0.7纳米,相当于C_(60)结构的尺寸。$$碳纳米管的研究自1991年公诸于世以来,引起了各国科学家的极大兴趣,目前已成为物理学、化学、材料科学领域的国际热点之一。纳米管的许多性质在很大程度上取决于其尺寸的大小,中科院物理所科学家取得的这项成果,在国际碳纳米管的制备竞赛中,留下了中国人浓重的一笔。$$碳纳米管是一种非常奇特的材料,它是把碳气化、并用钴和镍处理后得到的,由石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”,内部是空的,外部直径只有几纳米到几十纳米。这种材料很轻,但极为坚固,它的密度是钢的1/6,而强度却是钢的100倍。如果用碳纳米管做成绳索,...  (本文共2页) 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

聚合物改性碳纳米管及其在催化、生物学领域的应用

碳纳米管自从被发现以来,由于其独特的结构(如高比表面积与螺旋结构)、优异的性能(如电学、力学与光学)以及在材料领域的潜在应用,引起研究者广泛的关注。然而,碳纳米管间较强的相互作用及不溶于任何溶剂,极大地制约了它的应用。因此,对碳纳米管进行改性以提高其在溶剂及基材中的分散性,具有十分重要的意义。到目前为止,已经报道了多种改性碳纳米管的方法,一般可划分为物理改性与化学改性两大范畴。化学改性不仅能提高碳纳米管的分散性,而且能赋予碳纳米管新的性质。原位自由基聚合反应是一种简单、有效改性碳纳米管的方法。但目前文献所报道的改性途径,需耗费大量的溶剂与单体,在实验室水平上一次只能改性毫克级的碳纳米管。在本论文中,我们实现了一种原位自由基聚合改性碳纳米管的新途径(沉淀聚合),用较少的溶剂与单体可批量制备亲水或亲油性的碳纳米管,并对改性机理也进行了讨论。另外,在医用方面,改性碳纳米管被成功地用于淋巴示踪与基因转染;在催化方面,负载了铂催化剂的改性...  (本文共144页) 本文目录 | 阅读全文>>

江南大学
江南大学

基于非嵌段双亲大分子改性碳纳米管功能涂层的研究

自碳纳米管被发现后,其独特的形态和结构吸引了众多研究者来探索其新的性能。然而,由于碳纳米管高的比表面积和管间强的范德华力使其非常容易发生团聚,导致碳纳米管几乎不溶于任何溶剂。此外,由于其特殊的石墨烯结构,碳纳米管与聚合物间不相容,与聚合物之间的界面作用非常弱,从而使其在聚合物等材料中无法分散,极大的限制了其应用领域。因此,需对碳纳米管进行改性以提高其在溶剂及聚合物中的分散性和加工性,以满足应用需求。双亲大分子的亲水性链段和疏水性链段能以特定的方式排列在同一分子链上,其最大的特点是能够在一定条件下发生自组装行为,形成各种有序的纳米微相结构,如球形、棒状、囊泡、由小胶束形成的大复合胶束等。根据双亲性大分子独特的性质,利用其分子链或者组装胶束改性碳纳米管,制备的纳米复合材料将具备很多优异的性能,在涂料等领域具有潜在的应用价值。然而,该研究领域的构建单元主要以嵌段双亲大分子为主。其合成相对困难,故规模化应用受到限制。非嵌段双亲大分子简单...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中农业大学
华中农业大学

单壁碳纳米管溶胶凝胶固相微萃取涂层的制备及应用研究

碳纳米管具有其独特的结构和优良的理化特性,在材料、生物传感器、催化剂载体、生物医药以及分离科学等领域存在着广阔的应用前景。碳纳米管,特别是单壁碳纳米管(SWNTs),具有很大的比表面积和很强的吸附能力,是性能优良的预富集材料。但是碳纳米管是由多个处于芳香不定域系统中的碳原子组成的大分子,且几乎不溶于任何溶剂,在溶液中易聚集成束,大大限制其在各领域的应用。通过对碳纳米管的功能化可改善碳纳米管的溶解性,为其提供了广阔的应用空间。固相微萃取技术,集采样、萃取、浓缩以及进样于一体,是近些年来一种新型的样品前处理技术,已经在环境分析、食品、生物医药等众多领域得到成功的应用,但目前大多数的商用的纤维涂层都是通过物理方法吸附于萃取头表面,这种涂层的缺点是热稳定性不足,使用寿命也有限,限制其广泛的应用。萃取涂层对样品有很强的吸附作用,可以大大提高分析灵敏度。因此固相微萃取的核心是萃取头的涂层材料。高吸附性、高灵敏度、耐高温、长寿命的涂层材料是固...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

超顺排碳纳米管复合宏观体的构筑、性能与应用

碳纳米管作为一种一维纳米管状结构,具有优异的电学、力学与热学性能,因此具有十分广阔的应用前景。然而要满足宏观尺度上的应用要求,常常需要将微纳米量级的碳纳米管与复合材料组装成宏观可操作的结构。超顺排碳纳米管(SACNT)由于相互作用力很强,可以从阵列上抽出连续的长线和薄膜等宏观体,且已有诸多应用实例。在本论文中,将进一步设计和构筑新型的超顺排碳纳米管复合宏观结构,并研究其性能与应用。其中包括:1)通过超声共沉降法(即SACNT与复合颗粒在共同超声分散后会自发地快速共同沉降)获得了“巴基纸”型的二维无序复合膜。该结构中的超顺排碳纳米管添加量虽少(少至1 wt%),却能以无序连续网络的形式均匀分散于整个复合膜中,并将复合颗粒包裹于该网络之中,独立起到了导电和力学支撑网络的作用。所以,该结构具有以下优点:无需粘结剂,分散均匀,导电性优异和柔性等。若将复合颗粒选为商业化的钴酸锂,则该复合膜可以作为锂离子电池正极,且具有优异的循环稳定性,倍...  (本文共109页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)

改性碳纳米管及其场发射性能研究

自从被发现之日起,碳纳米管(CNT)就一直是科学界和工程技术界研究的热点问题,其作为电子发射的冷阴极尤其令人关注。但迄今为止,碳纳米管场发射器件仍未上市,主要是在发射性能上还存在点密度不够高、电子发射不够稳定等问题,在发射机理的理解上也存在许多争论。碳纳米管发射性能的改善是其走向产业化的重要一步。本论文研究的目的就是进一步弄清发射机制,并通过对碳纳米管进行改性处理,提高其场发射性能。论文从碳纳米管生长工艺、场发射性能的改善以及场发射平板显示器制作等三方面进行了较为深入的研究。建立了一台多功能超高真空系统。采用PECVD技术,不仅生长出了高质量的碳纳米管膜和高定向性的纳米管阵列,还控制生长出Y分支结构、带刺的碳纳米管、碳纳米管弹簧等新型碳纳米管结构。此外,PECVD还可在玻璃上低温生长碳纳米管膜。系统研究了等离子体轰击对丝网印刷碳纳米管微结构和场发射性能的影响。发现碳纳米管微结构在等离子体处理过程中被改变,并提出了这种特殊形态碳纳...  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>