聚合物纳米管及聚合物包覆金属同轴纳米电缆组装、结构与性能

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1、摘要一维纳米材料，包括纳米线、纳米管、同轴纳米电缆等，因具有许多独特的光学、电学、磁学、化学等方面的性能，而成为近年柬纳米材料领域的研究热点之一。聚合物纳米管是继碳纳米管之后义一个崭新的研究领域，正在异军崛起。本论文紧跟国际日U沿，在人量检索、整理、综合分析文献的基础卜，首次以孔径为200nm的阳极氧化铝(AnodiCAIUminUItl0Xide，AA0)膜为模板、采_『fJ简睢呵行的模板浸涧的物理技术，成功地组装了多种常规分子量的聚合物纳米管：并采用电化学沉积技术，首次成功地组装了常规聚合物包覆金属的同轴纳米电缆；分别对它们的结构与性能进行了表征，并首

2、次对模板浸涧法组装聚合物纳米管的机理进行了初步探讨。一、聚合物纳米管采用聚合物溶液和熔体浸涧AAO模板的方法，组装了常规分子黾的PS、PA6、PP、PA66、PU、PRSN—l30、PCL和ABs等十多种聚合物纳米管和纳米线，并进行了结构与性能的表征。(1)采用模板浸润法，首次在200nm的AAO模板中组装了常规分子量聚苯乙烯(PS)纳米管。SEM、FEs川和TEM等测试表明：纳米管外径约为200Fill]：当溶液浓度为2．5wt％，5．Owt％和10．OwL％时，制得的纳米管的管壁厚度分别为40rim，50nm和65Fire；而熔融法制得纳米管的管径约为

3、l10nm。(2)首次采用溶液浸润法制得了具有规整阵列结构的】)A6、PI，、眦66纳米管。在不同温度下，采用熔体浸涧法分别制备了PA6、PP和PA66纳米管和纳米线，并研究了温度对纳米管组装的影响规律。首次制得{F极性聚合物(PP，LDPE)纳米管，并对非极性聚合物浸涧模板的机理提出厂新见解。(3)采用先进的AFM测试技术，首次对聚合物纳米管(以Ps为例)的力学性能进行了测定。(4)对PS、PA6和PA66纳米管进行了TGA和DTA测试。结果表明：聚合物纳米管的分解温度比模极表面的小体聚合物高100℃以L，具有良好的抗氧化和抗热分解性能。(”首次提出了溶

4、液法组装聚合物纳米管的连梯度续浸涧机理与模型和熔体法组装纳米管和纳米线的f

5、i；i界值原理戊其模型。二、金属纳米线为了制备聚合物包覆金属同轴纳米电缆，采用电化学沉积法，在AA0模板中成功地组装了Pt和Fe纳米线．并对其结构和性能进行了表征。纳米线的表面光滑，粗细均匀，外径与模板的孔径相当。对金属纳米线(以Pt为例)的力学性能进行测定。结构表明：PL纳米线的抗弯模量为500(；Pa，与普通的金属材料(200～2506Pn)相比有了很大的提高。三、聚合物／金属纳米电缆为了提高金属纳米线的抗氧化、耐腐蚀性能，以含有聚合物纳米管的模板为“二次模板”，采用电化学沉积

6、法组装厂聚合物包覆金属I列轴纳米电缆，并进行了结构与性能的表{lF。成功地组装了PA66／Pt同轴纳米电缆，并采用SEM、FESEM、TEM、EDXglED等对其结构和性能进行的表征，证实了用“二次模板”法组装同轴纳米电缆是完伞可行的。采用煅烧和溶解等方法，有效地除去了同轴纳米电缆的聚合物外层，证实了纳米电缆的“壳芯”结构。关键词：聚合物：金属；纳米管；纳米线；同轴纳米电缆；AbstractOne—dimensionnanostructuralmaterialsincludingnanowires，nanotubesandcoaxjalnanocables

7、haveattractedconsiderableinterestinrecentyearsforitsuniquepropertiesinoptics，magnetic，electronic，etc．SiDeecarbonnanotubewasdiSCOvered，Polymernanotubeisbecominganotherheatfieldattractingmnchnloreattentionthaneverbefore．Inthispaper，wedescribeourwork．Severalkindsofpolymernanotubesare

8、attainedviaasimplyphysicalwettingtechniqueusingAnodicAluminumOxidemembrane(diameter200nm)astemplate．Andwehavepreparedsonaepolymer／metalcoaxialnanocablesviaaelectrochemistrydepositionmethodusingthepolymernanotubearrayasthe”secondtemplate”．Wecharacterizedthestructureandpropertiesofp

9、olymeraanotubeandcoaxialnanocable