有序碳纳米管结构的转移、修饰及应用

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1、有序碳纳米管结构的转移、修饰及应用（申请清华大学工学博士学位论文）培养单位：材料学院学科：材料科学与工程研究生：魏浩明指导教师：范守善教授一二〇＾ｂ年六月有序碳纳米管结构的转移、修饰及应用魏浩明ＡｌｉｇｎｅｄＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：ＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄ，ＡｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｐＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＴｓｉｎｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙｉｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｐｑｆｏｒｔｈｅ

2、ｄｅｇｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒｏｆＰｈｉｌｏｓｏｐｈｙｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙＷｅｉＨａｏｍｉｎｇＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＦａｎＳｈｏｕｓｈａｎＪｕｎｅ２０１７，关于学位论文使用授权的说明本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：清华大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包１）已括：（获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文２）；（为、教学和科

3、研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆资料室等场所供校内师生阅读，或在校园网上供校内师生浏览部分内容；（３）根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆报送可以公开的学位论文。本人保证遵守上述规定。（保密的论文在解密后遵守此规定）采啦作者签名：游导师签名：〇－－１ｉ２ｉｔ日期：日期：ｌ摘要摘要有序碳纳米管结构作为一种独特的纳米材料体系，结合了碳纳米管的优异物性、整体的各向异性以及宏观尺度的可操作性，是碳纳米管研究及应用的重要对象。本文围绕三种不同维度的有序碳纳米管结构，开展了以应用为导向的研究。

4、实现了对三维有序碳纳米管结构的转移一。发展了套用冰转移碳纳米管阵列的工艺，可以将超顺排碳纳米管阵列无损转移到多种基底上，并且不会破坏超顺排碳纳米管阵列的可纺性一，提供了种将超顺排碳纳米管阵列的应用完全独立于其生长的解决方案一。展示了这种转移技术的两种应用，是用于制备图形化的超顺排碳纳米管阵列，将其作为３Ｄ电极使用并简化碳纳米管热声芯片的制作工艺；二是转移后的碳纳米管阵列展现出更好的场发射性质。完成了对三维有序碳纳米管结构的修饰和一维有序碳纳米管结构的制备。使用氧等离子体刻蚀的工艺对超顺排碳纳米管阵列进行了修饰，并使用经过修饰后的阵列进行纺丝制备碳纳

5、米管纤维，改善了碳纳米管纤维的力学性质。氧等离子体消除了阵列表面的无序碳纳米管网络，还在碳纳米管表面引入了缺陷并修饰上了含氧官能团，改善了碳纳米管与聚合物增强体之间的相互作用，提升了复合纤维中的载荷传递效率。从经过氧等离子体刻蚀３ｍｉｎ的超顺排碳纳米管阵列中可以制得平均强度达到２．２ＧＰａ、杨氏模量２００ＧＰａ的碳纳米管复合纤维。拓展了二维有序碳纳米管结构的应用。根据碳纳米管单位面积热容小和热响一应速度快的特性，提出了种基于超顺排碳纳米管薄膜的闪蒸印刷术，将物理气相沉积过程集成在了打印方法中一，提供了种打印高质量薄膜的有效途径。利用－闪蒸印刷技

6、术，我们制备了有机无机杂化钙钛矿薄膜，得到的钙钛矿薄膜具备良好的表面形貌和晶体结构。使用制备出的钙钛矿薄膜分别组装了太阳能电池器件和平面型光探测器件，并对其性能进行了测试。：碳纳米管关键词；转移；阵列；纤维；薄膜ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＡｓａｕｎｉｑｕｅｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｙｓｔｅｍ，ａｌｉｇｎｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ（ＣＮＴｓ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃｏｍｂｉｎｅｔｈｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣＮＴｓ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌａｎｉｓｏｔｒｏｐｙａｎｄｔｈｅｓｕｐｅｒｉｏ

7、ｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｔｈｅｉｒｍａｃｒｏｓｃｏｉｃｓｉｚｅｓａｎｄｈａｖｅｂｅｅｎｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐ，ｔｈｅｓｉｓｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆａｌｉｎｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｗｅｒｅ，ｇｓｔｕｄｔ－ｔｔｉｅｄａｎｄａｌｉｃａｉｏｎｏｒｉｅｎｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｃａｒｒｉｅｄ