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1、第25卷第11期高分子材料科学与工程Vol.25,No.112009年11月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGNov.2009碳纳米管/高分子复合材料的制备及应用研究进展1111,211顾玲玲,陈,林楹,冯苗,何楠,庄小东(1.结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室,华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237;2.福州大学材料科学与工程学院,福建福州350002)摘要:将碳纳米管掺杂到聚合物母体中形成的碳纳米管/高分子复合材料具有良好的力学、导电和非线性光学性质。在聚合物中添加
2、少量碳纳米管可以明显改变聚合物的结晶和形貌。大量研究表明,这些复合材料在诸如太阳能电池、有机发光器件、光限幅、光学开关、防护涂料以及人造肌肉等方面具有潜在的实际应用价值。文中介绍了碳纳米管/高分子复合材料的制备方法及其在高科技领域中的应用潜能。关键词:碳纳米管;高分子复合材料;制备;应用中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:100027555(2009)1120165205[1]作为碳的四种同素异形体之一,碳纳米管(Fig.展了碳纳米管在材料领域中的应用价值。大量实验数1d,CNT)因其独特的结构(具有小直径,高表面积,
3、高据和理论模型证明这种复合材料具有很显著的力学性纵横比的结构特性,是一种禁带很窄的半导体)和优良质,如极高的杨氏模量,刚性和弹性,很高的热稳定性。的力学和光电性质已引起国内外的广泛关注。碳纳米本文介绍了碳纳米管/高分子复合物的制备,综述了此[2]管的化学反应活性与富勒烯相似,能发生多种化学类复合物的光学、电学、光限辐性质在现代科学领域中反应(Fig.2)。的应用。Fig.1Allotropesofcarbon(a)graphite.(b)diamond.(c)[60]fullereneand(d)carbonnanotubes(
4、MWNTs)由于碳纳米管不溶于任何有机溶剂,限制了其在纳米应用领域的进一步发展。对其进行适当的有机/Fig.2Typicalreactionsofcarbonnanotubes高分子化学修饰后,能大大增强碳纳米管及其衍生物在有机溶剂中的溶解度。由碳纳米管和有机或高分子1碳纳米管/高分子复合物的制备之间的相互作用而引起的协同效应也推动了基于碳纳碳纳米管/高分子复合物的常用制备方法主要有:米管的有机/高分子复合材料的研究进展,从而大大拓(1)将分散的纳米管和高分子溶液混合,然后可控除去收稿日期:2008210214基金项目:国家自然
5、科学基金资助项目(20676034,20876046);教育部新世纪优秀人才计划(NCET20520413)资助通讯联系人:陈,主要从事光电材料化学研究,E2mail:advmaterials@yahoo.com166高分子材料科学与工程2009年溶剂。这种方法适用于可自由溶解于常用溶剂的高分米管/聚吡咯(PPy)复合物,PPy涂膜规整地包裹在单子,当高分子为热塑高分子且不溶于常用溶剂时,可先独的碳纳米管上且相互连接得到稠密的薄膜。[5]将高分子熔化,然后与纳米管剪切混合,挤压产生复合Zhang等成功地运用表面活性剂诱导法,其在
6、溶液物膜。熔体混合法使用高温和高剪切力将纳米管分散中加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺于高分子基质中,是目前工业上最常用的方法。(2)使(CTAB)或非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(Oπ2用单体来替代高分子作为起始原料,然后采用原位聚10)后,原位化学氧化聚合法成功制得尺寸可控的碳纳合法。米管/聚吡咯纳米电缆。2碳纳米管/高分子复合物的应用将低负载的碳纳米管作为导电填充物与高分子结合,可以有效地增加导电性,同时可以保持高分子的优Fig.3StructuresofPmPV良性质,如光学透明度,力学性能,低熔体流动黏度等,M
7、cCarthy[3]等采用溶液混合法,其将SWNT倒从而使复合物具有良好的电子传导性。可用于静电消入PmPV(结构如Fig.3所示)的甲苯溶液中,超声得除,静电喷涂,电磁干扰屏蔽,印刷电路,透明导电涂层到SWNT/PmPV复合物膜。从Fig.4可见单壁碳纳等等。利用碳纳米管提供了有效的加固,提高了高分米管很好地分散于系统中。子的热稳定性,这使得碳纳米管/高分子复合物具备良原位聚合有很多方法,如电化学法、表面活性剂诱好的热传导性,可以用作纳米级的散热器,显著延长器导法等。Chen[4]等用电化学原位聚合法制备了碳纳件的使用寿命。复
8、合物与原有的单一组分相比,物理性质和化学性质均会产生相应的改善。Fig.4TEMofSWNT/PmPVcomposite(a)showsawideareaviewofthecomposite,notetheabsenceoffreepolymer,whichdi
