碳纳米管在合成橡胶中的应用研究进展

碳纳米管独特的结构使其具有超高的强度、极大的韧性、独特的导电和导热等性能,作为增强材料在橡胶工业中具有重要的应用。介绍碳纳米管单独使用增强丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶以及聚异戊二烯橡胶等单一胶种以及增强多种橡胶或者与其他补强材料并用的应用研究进展,指出今后应继续探索碳纳米管的改性方法,提高碳纳米管在橡胶基体中的分散性,增强其与橡胶基体之间的相互作用;进一步探讨碳纳米管与其他助剂的协同作用机理,完善碳纳米管/合成橡胶复合材料的制备技术。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27 J/g变到144.39 J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141 W/(m·K)提升至4.106 W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。     

高性能多孔Fe/N共掺杂碳纳米管电催化剂研究

开发高性能、低成本的氧还原催化剂是降低燃料电池成本的关键之一。过渡金属-氮-碳材料具有催化活性高、成本低、环境友好等优点，被认为具有广阔的应用前景。该文提出了一种简单的聚多巴胺改性碳纳米管的方法，在碳纳米管（CNTs）表面包覆聚多巴胺（PDA），通过高温裂解CNTs@PDA和FeCl₃复合物制备多孔CNTs@Fe/N/C电催化剂。用TEM、BET、Raman和XPS对制备的催化剂的形貌和组成进行了表征。电化学结果表明，CNTs@40% Fe/N/C催化剂的半波电位高达0.881 V，接近于商业化Pt/C催化剂。此外，CNTs@40% Fe/N/C催化剂亦具备优异的抗甲醇干扰性及稳定性，是一种有良好实际应用前景的燃料电池非贵金属氧还原电催化剂。     

基于CuO/CNT气敏膜的无线丙酮气体传感器

将碳纳米管(CNT)粉末以及氧化铜(CuO)粉末掺杂作为传感器的气敏材料,并通过旋涂的方式涂覆于敏感线圈。设计并简化了传感器的结构,通过丝网印刷工艺在基底上制备线圈。利用线圈的寄生电容与线圈电感形成LCR回路,分析了传感器LC无线耦合的原理以及混合气敏膜吸附丙酮气体的原理,将性质稳定的Al2O3陶瓷作为传感器的基底。在常温下对丙酮气体的体积分数进行检测,谐振频率的改变反映丙酮气体体积分数的变化。结果表明,所制得的传感器具有良好的响应和线性度及优良的稳定性,传感器的最低检测极限为5×10-5。     

CNTs对HDPE基复合材料在水润滑工况下摩擦行为影响的研究

采用熔融挤出注射成型法制备不同碳纳米管(CNTs)用量的碳纳米管/马来酸酐接枝聚丙烯(PPG)/高密度聚乙烯(HDPE)(CNTs/PPG/HDPE)复合材料;研究了复合材料在水润滑工况,50N和150N载荷条件下的摩擦性能;并观察了CNTs的分布及磨损表面形貌和表面粗糙度。结果表明:CNTs的加入可以有效减轻磨损,在50N和150N的不同载荷条件下,添加1.2%(wt,质量分数)CNTs的CNTs/PPG/HDPE在水润滑摩擦工况条件下都具有低较的磨损率,并能防止剥落的发生。在150N载荷,水润滑条件下,CNTs用量为1.2%(wt,质量分数)制得的CNTs/PPG/HDPE的摩擦系数最小值为0.161,磨损率为0.932×10~(-5) mm~3/N·m,粗糙度为2531nm,具有较好的摩擦性能。     

碳纳米管在锂电池中的应用研究进展

碳纳米管因其独特的力学、电学和热学性能,已成为锂离子电池导电剂中的重要组成。而碳纳米管的性能与其形貌结构有着密切的关系。对碳纳米管的制备方法及其在锂电池正负极材料中的应用进行了综述。     

磁性碳纳米管负载铑催化剂在丁腈橡胶氢化方面的应用研究

采用水热合成法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面原位生成四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子,制备碳纳米管磁性载体(MWCNTs@Fe_3O_4),再将铑(Rh)纳米粒子负载在该磁性载体上,形成新型磁性碳纳米管催化剂(MWCNTs@Fe_3O_4@Rh)。采用透射电子显微镜(TEM),X-射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)等手段表征催化剂的结构和形貌,从TEM可以看出碳纳米管缠绕在直径300nm～400nm的四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子上,并且表面负载有直径小于10nm的Rh纳米粒子。采用XRD和XPS等手段也证明Fe_3O_4以及Rh粒子的存在。同时对该催化剂在丁腈橡胶(NBR)选择性加氢方面进行探索。在120℃,4.0MPa,8h条件下,得到了氢化率达到98.17%的氢化丁腈橡胶(HNBR),该催化剂对CC双键具有良好的选择性。将制备的MWCNTs@Fe_3O_4@Rh催化剂与传统的MWCNTs负载Rh的催化剂(MWCNTs@Rh)进行循环使用,发现在重复3次之后,新型催化剂仍能达到91.53%以上的氢化度,而传统的催化剂不到40%。     

碳纳米管/导电高分子功能复合材料的合成与应用

碳纳米管/导电高分子复合材料由其优异的电学特性引起了研究者的广泛关注,主要总结了国内学者在碳纳米管表面修饰技术的基本原理;碳纳米管/导电高分子复合材料的合成方法;碳纳米管/导电高分子复合材料的电学相关应用的研究动态,展望了碳纳米管/导电高分子复合材料的可控合成与功能性应用之间的定量构效关系,针对制备高性能的碳纳米管/导电高分子复合材料提出了建议。     

磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料的制备及自修复效能

为了提高复合材料的导电、导热及自修复性能，在传统共混法的基础上采用化学沉积法将四氧化三铁（Fe₃O₄）修饰到石墨烯上，得到磁性石墨烯，并将其与聚氨酯、碳纳米管共混后经磁场干预控制石墨烯片层的排列得到磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料。采用SEM、Raman、FTIR对柔性复合材料的微观形貌、分子结构进行表征，并通过激光导热仪、四探针电阻率测定仪和万能试验机分析磁场调控对复合材料电、热、力学以及修复性能的影响。结果表明：磁场下柔性复合材料中的石墨烯片层排列规则，且层次分明，轮廓清晰可见；其热扩散系数相比于未加磁场提高了10 %~12 %，且在高温下具有稳定性，缺陷修复时间减少了50 %；对比出现缺陷前及修复后的复合材料发现，表面电阻率和抗拉强度分别相差0.006Ω·cm和2.4MPa，而无磁场环境下的变化量是其 3～4倍。