文档介绍：塑料与碳纳米管复合材料
传递一份知识
posite materials),是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
复合材料:
这里着重介绍碳纳米管与各种塑料的复合材料!
Ts改性复合材料有何好处呢?
一、碳纳米管
(1) 碳纳米管的定义:
碳纳米管材料我们可以看作是由单层石墨片层围绕着中心轴并且按照一定比例的螺旋度缠绕卷曲而形成的管状物体。
(2)碳纳米管的结构:
碳纳米管中每一个碳原子和与其相邻的那3个碳原子彼此相连,会形成一种六角形的网格结构,由此可知碳纳米管中的碳原子是以sp2杂化类型为主,但是碳纳米管中的六角形网格结构也会产生一定程度的弯曲,形成一种名为空间拓扑结构的结构,由于其中也可以生成一定比例的sp3杂化键,所以碳纳米管是以sp2杂化为主,也具有一定比例的sp3杂化结构。
一、碳纳米管
碳纳米管的分类:
碳纳米管的组成一般是单层或多层,与之对应地我们可以称之为单壁碳纳米管(T)和多壁碳纳米管(T)。T的石墨片层所拥有的螺旋性,T划分为非手性碳(对称的)和手性碳(不对称的)。
一、碳纳米管
纳米管的制备方法
作为纳米材料之中最具潜力的一员,碳纳米管的地位是毫无争议的,由此对于它制备工艺的研究领域得到人们的广泛关注。当今碳纳米管的制备方法主要包括催化热解法、电弧放电法和激光蒸发法等【1】,三者中的催化热解法由于其具有反应过程便于控制、产品纯度高、制备方法简便、适用性强等优点,因此被广泛地应用于制备碳纳米管。
一、碳纳米管
碳纳米管的生长机理及纯化:
由于碳纳米管的生长会受到很多因素的影响,所以它的生长机理人们众说纷纭。就目前情况,对碳纳米管生长机理的研究基本上都是根据科学家实验所获得的碳纳米管的结构特征来推测其生长过程,主要归纳为两种生长模型:
一为开口生长模型,二为闭口生长模型。
一、碳纳米管
碳纳米管催化热解方法中的生长机理我们可以用闭口生长模型来解释,碳纳米管生长过程可以分为两个阶段:
第一阶段为分散后的碳源受金属催化剂作用而在固定基片上而形成初期的碳管。
第二阶段则是碳原子连续沉积在初期所形成的碳管上,使碳纳米管变粗,碳纳米管在电弧放电法制备的生长机理可以用最容易被人们接受的开口生长模型来解释。
如下图:
一、碳纳米管
一、碳纳米管
其优点主要表现在:
①在施加外力负荷是,碳纳米管特殊的管状石墨结构决定其断裂行为不会像有机纤维那般呈完全脆性断裂,而是会沿着管壁传递应力作用,在一层断裂后再引发另一层断裂。
②碳纳米管在基质中填充时所形成的填充网络可以将材料中积聚的热迅速散发掉,从而降低橡胶制品的热疲劳损失,也就延长了其使用寿命。
③碳纳米管本身具有的大长径比(大于1000)对提高橡胶的抗撕裂性和耐磨性具有十分重要的改善。
一、碳纳米管
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①大部分制备方法合成出来的碳纳米管表面均含有杂质
②碳纳米管的惰性和双疏性(疏水疏油),从而妨碍了碳纳米管的应用。
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因此在研究碳纳米管的应用之前往往要对原生碳纳米管进行表面处理,即对其进行纯化或表面化学修饰处理。
碳纳米管的表面修饰亦即表面化学改性,是将惰性的碳纳米管表面接上一些活性基团,便于进一步与其他物质进行反应,同时也有利于使之在某些溶液环境或纳米复合材料中能均匀分散。
一、碳纳米管