碳纳米管复合材料的制备方法讲述.pptx

碳纳米管复合材料的制备方法 报告人： 汤可为 2012700926 陈祖锦 2012700931 指导老师：李波 背景介绍 碳纳米管的发现： 1991年日本电子显微镜专家饭岛(Iijima)通过高分辨透射电镜观察电弧放电法的石墨阴极产物时，首次发现了碳纳米管。 碳纳米管及其复合材料的广泛应用： 由于碳纳米管独特的电学、光学和机械特性，其在物理、化学、材料科学、能源技术等领域均具有广阔的应用前景。正是由于这种潜在的价值和广泛的应用前景，使有关碳纳米管复合材料的研究成为最受关注的研究领域之一。 碳纳米管的制备 电弧放电法 激光蒸发法 化学气相沉积法 制备方法 石墨电极 电弧 4000℃ 富勒烯（C60）、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管 石墨靶 激光 Co或S等催化剂 绳索状单壁碳纳米管 碳源气体 Fe、S等催化剂 700~1200℃ 碳纳米管 碳纳米管复合材料的制备 溶液共混法 制备过程 优点 缺点 碳纳米管 溶剂 碳纳米管溶液 聚合物 一定温度 混合液 除去溶剂 模压或浇注 复合材料 超声分散、 表面活性剂 溶液共混中残余溶剂不易于完全清除，使复合材料的性能有所下降。 工艺简单，可在常规加工设备上进行，碳纳米管在基体材料中分散性较好。 熔融共混法 制备过程 优点 缺点 聚合物熔体 加入碳纳米管 转子施加剪切力，搅拌混合，压制成膜 复合材料 可以减少溶剂的挥发或萃取分离，从而避免溶剂残留对复合材料性能的污染，复合物没有发现断裂和破损。 仅适用于耐高温、不易分解的聚合物中。 原位聚合法 制备过程 优点 缺点 聚合物单体 分散碳纳米管 加入引发剂 复合材料 碳纳米管参与了聚合反应，增加了其在聚合物中的溶解性，有效避免了前两种方法碳纳米管在聚合物体系中的团聚和分散不均匀现象。 碳纳米管参与聚合反应影响了聚合物的分子链段的结构和分布，可能会使聚合物高分子链段大小分布不均匀，长短比例不适中。 研究进展 目前，碳纳米管用在复合材料中主要集中在以下三个方面： 力学性能 作为增强相改善基体材料的力学性能 增强聚丙烯 导电性能 作为导电聚合材料 超微导线 纳米级集成电子线路 光电性能 作为电磁屏蔽吸波器、光学开关 军事隐形材料 亚皮秒级光学开关 性能 应用 举例 关键科学问题 但是，在制备碳纳米管复合材料的时候还是存在一些问题： 由于碳纳米管间存在范德华力，较难分开得到单根良好的碳纳米管，给复合材料制备带来一定困难。 聚合物进行增强改性所用的填料由原来微米级的玻璃纤维发展到如今的碳纳米管，填料尺寸上的变化使原有的加工技术和表征手段面临着新的挑战。 碳纳米管在复合材料中没有一定的取向性，不利于利用其轴向的超高强度和电子运输特点。 碳纳米管间的范德华力 解决方案 针对上述一些碳纳米管复合材料的制备问题，我们分别拟定了相应的解决方案： 问题 解决方案 碳纳米管在基体中的分散问题 碳纳米管的取向问题 加工技术和表征手段问题 可以利用化学试剂、紫外线等方法处理碳纳米管，或应用机械应力激活碳纳米管表面进行改性。 可以通过机械共混剪切等方法改善碳纳米管在聚合物中的取向，从而改善复合材料的性能。 需在今后大力发展原子水平的新型加工技术和表征手段。 总结与展望 碳纳米管以其独特的性能正在越来越多领域得到应用，随着科学技术的进步当前碳纳米管复合材料制备过程中存在的各种问题会逐渐得到解决，总有一天纳米技术会真正走到人们的现实生活当来，给人们的生活带来翻天覆地的改变。