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《碳纳米管的分散方法与分散机理_武玺旺.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、16材料导报A:综述篇2011年5月(上)第25卷第5期*碳纳米管的分散方法与分散机理武玺旺,肖建中,夏风,胡永刚,彭周(华中科技大学材料学院模具国家重点实验室,武汉430074)摘要要发挥碳纳米管的优异性能,如何均匀分散碳纳米管是首先要解决的关键性问题。通过研究碳纳米管的团聚体形态,看出碳纳米管团聚体为一维纳米线团聚态,比普通颗粒粉体的零维团聚态更复杂。碳纳米管分散方法大体上分为物理法与化学法两大类,对比研究碳纳米管的各种分散方法,分析碳纳米管的分散机理,提出了均匀分散碳纳米管要满足3个必要条件:打散碳纳米管团聚体、剪断长碳纳米管
2、、保持碳纳米管分散状态。剪切挤出分散法可以较好地满足这3个条件,制备出均匀分散的碳纳米管复合粉体。关键词碳纳米管团聚体分散方法分散机理DispersionMethodsandDispersionMechanismofCarbonNanotubesWUXiwang,XIAOJianzhong,XIAFeng,HUYonggang,PENGZhou(StateKeyLaboratoryofMaterialProcessingandDie/MouldTechnology,MaterialScienceandTechnologyInstitute
3、,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)AbstractHowtodispersecarbonnanotubes(CNTs)homogeneouslyisacrucialproblem,todisplaytheexcellentpropertiesandmakewidespreaduseofCNTs.AgglomeratesofCNTswitcharemadeupofcrosslinkedonedimensionnanowire,aremorecomplexthann
4、ormalpowderagglomerates.Bycomparingsomekindsofdispersionmethods,dispersionmechanismofCNTsarediscussed.Then,threeessentialconditionsareproposedtodisperseCNTs:cuttingshortCNTs,breakingupagglomeratesofCNTsandholdingthedispersionstate.Shearextrudemethodcanideallysatisfythoseessen
5、tialconditions.Keywordscarbonnanotubes,agglomerate,dispersionmethods,dispersionmechanism[8-34]理等。本文观察了碳纳米管的团聚体形态,综述了碳纳0引言米管的各种分散方法,分析了碳纳米管的分散机理,提出了[1]1991年日本科学家饭岛发现了碳纳米管。近20年均匀分散碳纳米管要满足的必要条件:打散碳纳米管团聚来,碳纳米管以其优异的性能得到科学工作者的广泛关注,体、剪断长碳纳米管、保持碳纳米管分散状态。形成了碳纳米管研究的热潮,关于碳纳米管的科学技术取得1
6、碳纳米管团聚体形态了飞速发展。碳纳米管抗拉强度达50~200GPa,是最强的纤维;具有优异的轴向导电性,是很好的一维量子导线;轴向图1为多壁碳纳米管的SEM微观形貌,可以看到单根热交换性能很好,而径向热交换性能很差,是理想的各向异碳纳米管为纤维状一维纳米材料,长径比很大;同时碳纳米性热导材料;中空结构,使其具有可观的储氢性能,也是理想管交结纠缠在一起,形成很大的团聚体。材料达到纳米尺度[2-6]的催化剂载体材料。碳纳米管的各种优异性能使其在超以后会表现出很多纳米尺寸效应,以零维的微观颗粒来级电容器、复合材料、电磁屏蔽材料、储氢材料、锂电子电池、
7、讲,当颗粒尺寸达到纳米尺度以后,其团聚效应显著增加,团场发射、催化剂载体、新型电子探针、仿生肌肉、传感器等领聚体内颗粒的相互吸引力也显著增大,分散难度变大。单根域都有用武之地,具有巨大的应用前景。碳纳米管为一维纳米材料,必然同时表现出纳米尺度的强团由于碳纳米管之间较大的范德华引力、巨大的比表面聚效应和纤维状一维材料的交结纠缠现象。两种效应综合积、非常高的长径比,一般情况下,碳纳米管以纠缠团聚体状在一起,碳纳米管团聚体更加牢固,均匀分散更加困难。[7]态存在。要发挥碳纳米管优异性能使其广泛应用,如何均2碳纳米管的分散方法匀分散碳纳米管是首先需要解决
8、的关键性问题。目前,分散碳纳米管的方法有研磨与搅拌、高能球磨、超声波处理、强酸纳米粉体的分散方法主要包括物理分散法及化学分