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首页 > 学术中心 > 行业资讯 > 浅谈新型非织造材料-碳纳米管
 

浅谈新型非织造材料-碳纳米管

 
发布日期:2016-02-17
 
    碳纳米管,又名巴基管,是一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。
    纳米管比人的头发丝还要细1万倍,而它的硬度要比钢材坚硬100倍。它可以耐受6500°F(3593℃)的高温,并且具有卓越的导热性能。纳米管既可以用作金属导电体,比金的导电性高得多,也可以用作制造电脑芯片所必须的半导体。纳米管在极低的温度下还具有超导性。

    碳纳米管(CNT)研究近期成为研究的一大热点,这是由于其独特的纳米纤维结构发挥出神器的性能。碳纳米管优异的硬度、强力、导热性、电学性质及高表面积具有的应用潜能,成为材料科学家对其进行深入研究的主要原因。然而,尽管碳纳米管对纺织产品的影响显著,但是生产高长径比碳纳米管和直接采用碳纳米管制造非织造布的新方法还只在愿景之中。

静电纺丝纳米纤维

    碳纳米管不总是笔直的,而是局部区域出现凸凹现象,这是由于在六边形编制过程中出现了五边形和七边形。如果五边形正好出现在碳纳米管的顶端,即形成碳纳米管的封口。当出现七边形时纳米管则凹进。这些拓扑缺陷可改变碳纳米管的螺旋结构,在出现缺陷附近的电子能带结构也会发生改变。另外,两根毗邻的碳纳米管也不是直接粘在一起的,而是保持一定的距离。碳纳米管是完全由石墨碳层构成的管状纤维,它的碳碳键在类似鸡笼的片状石墨层形成一个六角形。用一个普通的比喻来描述碳纳米管的结构,就是将像鸡笼一样的片状旋转成的一个圆柱体,石墨片层的取向平行于纤维轴,具有天然无管缝结构,使其机械性能可得到极大发挥。碳纳米管的直径范围通常为1-50nm,这大小采用熔喷法或优化静电纺丝得到的纤维直径。
    静电纺丝法制备杂化碳纳米管纳米纤维作为准一维的新型功能材料,独特的结构使其具有优异的力学和电学性能,而广泛应用于纳米复合材料和生物分子领域。但由于其特殊结构容易缠绕在一起,导致不易分散,并且与聚合物间的界面结合弱。提高碳纳米管的分散性,改善与聚合物之间的界面对碳纳米管发挥其优异的性能是很有必要的。
    完全由纳米管制成的织物有很多潜在的应用,最新引人的一个就是制造高强复合材料。织物中的碳纳米管长度长、有取向性、呈分散单个状态的可以被用来生产树脂预浸织物和与传统碳纤维材料类似的高纤维体积分数的复合材料。
    鉴于其多功能的性质,碳纳米管织物及其复合材料可能满足纤维复合材料在国防、航空航天、汽车和消费者市场无法满足的需求。碳纤维管具有的高比表面积、化学稳定性可使其成为电池电极、催化剂载体、热电材料及空气过滤和水过滤的首选材料。
 
 
 

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