碳纳米管及其复合材料研究现状分析.pdf

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1、第5期纳米科技No．52008年10月Nanoscience＆NanotechnologyOctober2008碳纳米管及其复合材料研究现状分析杨道虹（清华大学经济管理学院工商管理博士后流动站，北京100084，长江证券有限公司博士后工作站，武汉430079）摘要：对碳纳米管的原位生长定向法和后生长组装法进行了比较，指出用磁性材料修饰碳纳米管可实现碳纳米管在磁场中的定向排列，分析讨论了碳纳米管的分散技术，并对碳纳米管在复合材料中的应用问题进行了探讨。关键词：碳纳米管；分散技术；复合材料Analysis

2、oftheResearchStatusonCarbonNanometerTubesanditsMultiplexMaterialYANGDao-hong(Theschoolofeconomicmanagement,QinghuaUniversity,Beijing100084，China)Abstract:Theoriginalpositionorientedgrowingmethodiscomparedtothebackwardassembledgrowingwayoncarbonnanometer

3、-tubes.Itispointedoutthatthedirectionalarrayofcarbonnanometer-tubesinmagneticfieldcanberealizedbymagnetismmaterial.Thenthetechniqueofseparatingcarbonnanometer-tubesisanalyzed.Theproblemonhowcarbonnanometer-tubesappliedtothemultiplexmaterialisdiscussed.K

4、eywords:carbonnanometer-tube；separatingtechnology；multiplexmaterial中图分类号：TB34，TB33文献标识码：A文章编号：1812-1918（2008）05-0039-040引言工成型。本文针对碳纳米管制备及其在复合材料制备中的研究现状进行分析和探讨。碳纳米管是纳米领域研究的热点。自从碳纳米管被Iijima发现以来，基于碳纳米管的材料引起了1碳纳米管的制备技术科学家越来越多的关注。碳纳米管以其独特的结1.1生长组装法构、优良的物理化学性

5、质、杰出的电学特性成为制备纳米器件中最具应用前景的电路元件，被誉为单如何将杂乱分布的碳纳米管组装到集成电路[1]晶硅的有效替代材料。碳碳共价键沿着中空纳米或器件中，并精确控制它的位置、方向、排布密度管的轴的完美排列，使碳纳米管成为具有极高强度[2]是当前人们面临的一个极具挑战性的课题。目和重量比的超强材料。碳纳米管有很高的比表面[3][4]前，制备定向碳纳米管的方法大致可分为两类：积、电导率，可以作为复合材料中的理想导电填充一种是在制备碳纳米管的过程中，用模板、等离子物。用碳纳米管制备复合材料的最大优

6、点是易于加体、外加电场、磁场等手段增强CVD技术直接在基体上生长定向排列的碳纳米管，即原位定向生收稿日期：2008-08-09长法；另一种是先制备出无序的碳纳米管，对碳管39第5卷第5期纳米加工工艺Vol．5No．52008年10月Nano-processingTechniqueOctober2008表面进行修饰，再借助外加电场或磁场、自组装技关键难题。术、生物模板等手段，使碳纳米管排列有序化，即碳纳米管的分散极其困难。石墨烯上延长的后生长组装法。对于原位生长定向法，无疑是一种Π电子系统形成很强的范徳

7、华力，而碳管之间由制备大面积、高度有序的碳纳米管阵列的有效手于较长的并行排列而使相互作用力更强，因而，碳段，但在生长过程中，碳纳米管的长度、直径、电性纳米管聚集形成很难被打破的碳纳米管束或聚集（金属性或半导体性）不可控，难以满足用于电子体。通过小角光散射和X光散射实验研究发现，这器件的要求。而后生长组装的方法，由于具有成本些碳纳米管束又相互缠结，进而形成浓密结实的低、工艺简单、可控性好（如可根据应用的要求对网络结构（团聚体），使得碳纳米管在高分子基体碳纳米管进行提纯、截短、金属性与半导体性分离中不能均

8、匀分散，增加其逾渗阈值，从而使碳纳米等）的特点，在电子器件、生物传感器等方面具有管的许多优越性能一直无法被充分利用，其复合[5]更大的实用价值，因此，后生长组装法制备定向材料的性能往往低于期望值，因此，碳纳米管的分排列的碳纳米管是主要发展趋势。近三年，国内外散问题既是一个非常具有挑战性的技术问题，又[5]-[7]学者在这方面作了很多工作，并取得了一定的是一个科学问题。科学家们为解决碳纳米管分散进展，但所得碳纳米管排布密度的均匀性却不尽问题进行了广泛研究。