文档介绍：碳纳米管及其改性
纳米材料学
目录
01
02
03
碳纳米管结构和性能简介
碳纳米管制备
碳纳米管改性
04
碳纳米管的应用
第一部分
碳纳米结构和性能简介
PART 01
碳纳米管结构
碳纳米管性能
纳米材料学
结构
碳纳米管是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝、中空的微管,每层纳米管是一个由碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形平面组成的圆柱面。
SMNT
MWNT
性能
CNTs具有最简单的化学组成及原子结合形态,却展现了丰富多彩的结构以及与之相关的物理、化学性能。
热学
电学
生物相容性
力学
力学性能
CNTs具有极高的强度和弹性模量。
其弹性模量与金刚石的弹性模量几乎相同,约为钢的5倍
其理论抗拉强度为钢的100倍,而密度仅为钢的l/6
电学性能
CNTs的碳原子之间是SP2杂化,每个碳原子有一个未成对电子位于垂直于层片的p轨道上,Ts具有优良的导电性能。
Ts的能隙随螺旋结构或直径变化受量子尺寸效应的影响,随着螺旋度和直径的不同,单壁碳纳米管中电子从价带进入导带的能隙可从接近零连续变化到1eV,即CNTs可以呈现出金属性、半金属性或半导体性。
量子限域效应:Ts的径向运动受到限制,表现出典型的量子限域效应,Ts的径向电阻大于轴向电阻,并且这种电阻的各向异性随着温度的降低而增大。
热学性能
CNTs具有良好的传热性能,并且由于具有非常大的长径比,因此其沿着长度方向的热交换性能很高,而其在垂直方向的热交换性能较低,Ts可以用来制备高各向异性的热传导材料。
碳的石墨化程度越高,Ts有着较高的热导率,只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管,该复合材料的热导率将会得到很大的改善。
生物性能
Ts结构稳定不易降解,而且具有疏水性表面,用于生物医药材料时必须考虑其生物相容性。研究发现,通过生物分子修饰可显著改善其生物相容性,Ts表面与众多医药分子之间存在较强的π-π作用,因此有望用作药物载体,生物传感器,生物催化剂等,在生物医药领域将会发挥巨大作用
第二部分
碳纳米管制备
PART 02
纳米材料学