碳纳米管用作镍氢电池负极材料的充放电性能研究

本文比较了碳纳米管在不同放电电流密度下以及在Ar气氛及真空条件下进行热处理后的电化学充放电性能.采用三电极体系,Ni(OH)2/NiOOH为对电极,CNTs-Ni(质量比1:9)电极为工作电极,Hg/HgO电极为参比电极,6Mol/LKOH为电解液.试验结果显示,在同样的制作条件和同样的放电条件下,采用Ar气氛1000℃热处理的碳纳米管的电化学充放电性能最好,放电量最大为541.2mAh/g,相应的放电平台为1.1V,最大放电量是未经热处理的碳纳米管放电量的1.37倍.可见,热处理是提高碳纳米管电化学充放电性能的一个有效途径;采用不同的放电电流对碳纳米管的电化学充放电性能进行研究,发现在2000mA.g放电电流下还有300mAh/g的放电容量,结果表明碳纳米管具有较好的大电流放电性能.     

真空热处理对石墨涂覆铀表面氧化和电化学腐蚀的影响

为了探讨石墨涂层铀表面经真空热处理后对铀抗蚀性能的影响,通过增重法和电化学方法研究了处理样在100℃和150℃、含有一定量O2和H2O(g)气氛中的抗氧化腐蚀性和50μg/g Cl-溶液中的抗化学介质腐蚀性.抗氧化腐蚀试验表明,当热处理时间(5 h)不变时,在600℃处理要优于在500℃处理.电化学试验表明,处理样品的抗蚀性能与热处理时间(2.5～10.0 h)和温度(500～650℃)有关,且在600℃处理5 h的样品的抗化学介质腐蚀性能最佳.真空热处理可以提高石墨涂层铀表面的抗蚀性能.     

钛材表面HA生物涂层的溶胶-凝胶法制备

为了获得晶粒细小均匀的羟基磷灰石(HA)涂层,以磷酸三乙酯[(C2H5O)3PO]和四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O]为羟基磷灰石前驱体,采用溶胶-凝胶法在钛材表面制备HA生物涂层.采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)、X射线衍射仪(XRD)研究不同的磷酸三乙酯水解时间、HA溶胶陈化时间和HA涂层热处理温度等对HA涂层表面形貌、成分、物相的影响.结果表明:磷酸三乙酯水解时间对HA涂层形貌影响不大;HA溶胶陈化时间和HA涂层热处理温度对HA涂层的结晶度影响较大,溶胶陈化时间为25 h、热处理温度为600℃时涂层晶粒细小均匀;溶胶陈化时间不够或涂层热处理温度过低,涂层结晶度差;陈化时间过长或涂层热处理温度过高,涂层的晶粒粗大且发生团聚.     

含碳纳米管有机无机复合涂层的制备与防护性能

为了改善铝合金材料的耐腐蚀性能, 研究了以正硅酸乙酯（TEOS）为主要原料, 加入一定量的KH-550, 并引入部分羟基化的多壁碳纳米管（MWCNTs-OH）进行复合, 以冰乙酸为催化剂, 采用溶胶---凝胶法在铝合金基体表面形成复合涂层。腐蚀电化学测试和扫描电镜分析结果表明, MWCNTs-OH的引入能够明显提高涂层的防护性能, 并有效防止涂层开裂。考察了MWCNTs-OH含量和热处理温度对涂层性能的影响。结果表明: MWCNTs-OH质量分数为0.04%、 热处理温度为130℃时制备的涂层性能最佳, 相应的试样在3.5wt%NaCl溶液中的腐蚀电流密度约为3.056×10-8A/cm2, 而同等实验条件下铝合金基体腐蚀电流密度为7.216×10-5A/cm2, 涂层的存在使腐蚀速率降低了3个数量级, 涂层对铝合金基体具有显著的防护效果。      

Fe基非晶合金涂层的多晶型晶化过程研究

等离子喷涂Fe基非晶合金涂层的晶化温度在590℃左右.在高于晶化温度热处理时,涂层首先以多晶型晶化方式直接结晶形成亚稳的Fe23(c,B)6和Fe23B6化合物相.随热处理时间延长,Fe23(C,B)6和Fe23B6相发生分解,逐渐转变为更稳定的Fe3B相和Fe固溶体相.热处理温度越高,Fe23(C,B)6相和Fe23B6相的分解转变速度越快.随热处理温度升高或时间的延长,晶化涂层的硬度呈线性降低.经590℃,4h热处理后,涂层结晶形成纳米晶组织;经660℃,4h热处理后,涂层结晶形成树枝状晶组织,随热处理温度升高,涂层中扁平状粒子间结合增强并趋于熔合,晶粒发生长大.     

掺杂纳米粒子有机-无机复合涂层的疏水、防护性能

为了改善复合涂层的疏水、防护性能,在正硅酸乙酯/硅烷(偶联剂,KH550)杂化溶胶中掺杂了纳米SiO2,纳米TiO2和羟基化的多壁碳纳米管(MWCNTs-OH),采用浸渍-提拉法制备了3种有机-无机复合涂层,用不同的修饰剂对其表面进行修饰。通过水接触角、扫描电镜(SEM)和电化学方法,研究了不同修饰剂对涂层疏水和防护性能的影响。结果表明:十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰剂对改善3种复合涂层的疏水性能效果最好,其接触角分别达到了120.95°,121.62°和146.58°;在3.5%NaCl溶液中3种复合涂层的腐蚀电流密度都比铝合金降低了3个数量级;3种复合涂层都具有良好的疏水和防护性能,其中MWCNTs-OH复合涂层的效果最佳。     

超细γ-MnO2的物理性质及电化学性能

利用化学沉淀法成功地制备了超细γ MnO2,并对样品进行了不同温度的晶化处理,采用热分析 ( TG/DSC )、粒径分布 ( PDS )、X 射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、循环伏安、恒电流放电、电化学阻抗谱等方法对样品的热稳定性、颗粒大小、晶体结构及电化学性能进行了表征和测试。研究结果表明晶化处理温度对样品的结构和电化学性能有较大影响,200℃晶化处理过的样品电化学性能最好。     

等离子体化学气相沉积TiN涂层的后热处理技术研究

为了提高等离子体化学气相沉积 (PCVD)涂层的质量 ,改善基体材料的机械性能 ,更好地发挥PCVD硬质涂层的使用效果 ,采用了先沉积后热处理的新工艺。结果表明 ,热处理温度对PCVD TiN涂层的化学成分、显微结构和性能有较大的影响。随着处理温度的提高 ,涂层的结晶度得到大幅度的改善 ,涂层内的杂质氯含量降低 ,涂层的 (2 0 0 )晶面距减小 ,但在 90 0℃时 ,PCVD TiN涂层的显微硬度有一个最低值     

不同掺Ag含量下高温(800℃)沉积CrN/Ag涂层的组织结构及其性能

为研究高温下掺入Ag的CrN涂层的组织性能,在沉积温度为800℃的条件下采用直流反应磁控溅射技术制备CrN/Ag硬质涂层。采用扫描电镜(SEM)、EDS能谱仪、X射线衍射(XRD)和维氏硬度计,综合分析了800℃沉积温度下,对不同Ag掺杂情况下CrN/Ag涂层的组织结构和性能特点,以及700℃热处理工艺对其的影响。结果表明,Ag添加导致CrN晶相生长由(200)择优取向向无择优取向转变,并使得CrN/Ag涂层表面粗糙化;少量Ag(7%(原子分数))添加可提高涂层硬度,过多Ag(21%(原子分数))添加明显降低涂层硬度;高温热处理(700℃/1h)后,纯CrN涂层的氧化并不明显,但是,随Ag含量增加,涂层氧化程度逐渐增加,且在高Ag(21%(原子分数))涂层中Ag溢出现象显著;涂层氧化及Ag溢出导致涂层硬度显著降低。     

热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响

为研究不同温度热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响,采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面制备40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2(质量分数)复合涂层,将涂层分别置于300,500℃和700℃真空中保温1h,分析热处理前后涂层的显微组织和微动磨损耐磨性能。结果表明:未经过热处理涂层及经过不同温度热处理涂层的主要物相均为α-Ti,(Ti,W)C_(1-x),TiC,Ti_2SC和TiS。未热处理及经过300,500℃和700℃热处理1h涂层的显微硬度分别为1049.8,980.7,1143.3HV_(0.5)和1190.7HV_(0.5)。经过700℃热处理1h涂层表现出优异的微动磨损性能,磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损。     

多壁碳纳米管/环氧有机硅树脂吸波涂层的介电和吸波性能研究

研究了不同直径和含量多壁碳纳米管填充环氧有机硅树脂吸波涂层在2~18GHz频率范围内的介电和吸波性能.可以得到吸波涂层的介电常数随着碳纳米管含量的增加而增大.当碳纳米管含量相同时,吸波涂层介电常数随着碳纳米管直径的增加而增大.当碳纳米管含量大于5wt%时,吸波涂层的介电常数在低频急剧增加,且随频率增大而减少,出现频散效应.反射率测试结果表明:当涂层中多壁碳纳米管含量为10wt%、厚度为2mm时,吸波涂层的最大吸收峰随碳纳米管直径的增大向低频移动.多壁碳纳米管填充环氧有机硅树脂吸波涂层的吸波性能在7~14GHz范围内可达到-10dB,具有较好的吸波效果.     

定向纳米碳管表面有机和无机膜的制备

在AAO ( 阳极氧化铝 ) 模板上的定向纳米碳管表面制备了有机和无机膜。一种是采用真空蒸镀的方法沉积酞菁铜 ( CuPc ) 有机膜,另一种是用电沉积的方法在碳管表面沉积钴金属膜。对所镀的膜层进行了扫描电镜和透射电镜观察,结果表明:在纳米碳管表面获得了均匀的有机和无机涂层。它们的区别是蒸镀方法使纳米碳管背面不能获得涂层,而电镀方法能在整根纳米碳管上获得均匀涂层。      

电沉积法制备碳纳米管/黑镍复合涂层的光学与结构特性

利用复合电沉积的方法在钛合金基体上成功制备出具有优异光学性能的碳纳米管／黑镍复合涂层, 并研究了复合涂层的微观形貌、光学性能以及镀液中碳纳米管浓度和电镀电流密度对光学性能的影响。实验结果表明: 相较于传统电镀方法获得的单一黑镍涂层, 复合涂层的晶粒尺寸明显减小, 形成多孔结构, 表面粗糙程度明显增加。复合涂层对300~2300 nm范围内的入射光吸收率达到98%左右, 在2.5~20 μm范围内的红外吸收率达到94%, 远远高于传统单一黑镍涂层。复合涂层的太阳吸收比会随着镀液中碳纳米管浓度与电镀电流密度的增加呈先增大后减小的变化规律。     

Electromagnetic interference shielding of carbon nanotube-fluoropolymer elastomer composites with layered structure

Abstract

This paper presents carbon nanotubes-containing polymer composites with layered gradient structure having electromagnetic interference (EMI) shielding properties. Polymer composite films were obtained on metal surface by aerosol deposition of a dispersion of carbon nanotubes in the solution of a copolymer of vinylidene fluoride with hexafluoropropylene (SCF-26) in acetone. Single-wall TUBALL (OCSiAl) carbon nanotubes were used. Three-layer coatings were formed with a concentration of nanotubes decreasing in each subsequent deposited layer. The reflection coefficient of electromagnetic radiation in the range of 20–35?GHz was measured. Gradient samples had significantly better characteristics compared to samples with uniform concentration of carbon nanotubes: the reflection coefficient reached ?6dB at 35?GHz. The outer layer of gradient structure with 0.1?wt % CNT provides a better matching of the wave resistance with free space and a smooth entrance of an electromagnetic wave into the sample. The subsequent layers with an increasing concentration of single-walled carbon nanotubes (0.3 and 0.5%) absorb electromagnetic radiation. Polymer elastomer composite EMI shielding coatings with concentration gradient can be applied by aerosol deposition to the surfaces of any composition and shape. Our results could serve as a design tool in carbon nanotubes - based EMI shielding flexible polymer coatings.     

Carbon decorative coatings by dip-, spin-, and spray-assisted layer-by-layer assembly deposition

We performed a comparative surface analysis of all-carbon nano-objects (multiwall carbon nanotubes (MWNT) or graphene oxide (GO) sheets) based multilayer coatings prepared using three widely used nanofilm fabrication methods: dip-, spin-, and spray-assisted layer-by-layer (LbL) deposition. The resultant films showed a marked difference in their growth mechanisms and surface morphologies. Various carbon decorative coatings were synthesized with different surface roughness values, despite identical preparation conditions. In particular, smooth to highly rough all-carbon surfaces, as determined by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM), were readily obtained by manipulating the LbL deposition methods. As was confirmed by the AFM and SEM analyses, this finding indicated the fundamental morphological evolution of one-dimensional nano-objects (MWNT) and two-dimensional nano-objects (GO) by control of the surface roughness through the deposition method. Therefore, an analysis of the three LbL-assembly methods presented herein may offer useful information about the industrial use of carbon decorative coatings and provide an insight into ways to control the structures of multilayer coatings by tuning the morphologies of carbon nano-objects.     

碳纳米管在导电涂料中的应用研究--(Ⅰ)碳纳米管对导电涂料导电性的影响

简述了导电涂料的用途和碳纳米管这种新型功能碳材料作为导电涂料导电介质的一些优点．研究了碳纳米管的管径，长径比，分散度以及用量对导电涂料导电性的影响。     

纳米碳管的纯化

纳米碳管是一种新型的纳米材料和碳分子 ,其独特的分子结构和性能引起了人们的广泛关注。纳米碳管的纯化是纳米碳管研究领域的一个重要课题。本文综述了纳米碳管的几种纯化方法及其相关机理。     

镍基碳纳米管复合电沉积薄膜的制备和机械性能分析

采用直径为10～20nm的碳纳米管作为增强相材料,采用间歇超声复合空气搅拌,通过复合电沉积技术,制备了碳管均匀分散,表面平整连续的镍基碳纳米管复合薄膜.通过扫描电子显微镜(SEM),对镀层的表面形貌进行了观察,并用表面轮廓仪,对镀层的粗糙度进行了测量.通过显微硬度计和纳米硬度计对镀层的硬度分别进行了测量,采用一种新型的微拉伸器件对复合薄膜的拉伸性能进行了测量.通过实验发现,采用间歇超声复合空气搅拌方式在镍镀层中复合碳纳米管,可以明显的提高镀层的硬度,并且当镀层中碳纳米管体积百分比在4%左右时,镀层硬度最大.同时镀层的抗拉强度也有所提高,通过用SEM对镀层断裂处观测,验证了碳纳米管的增强效应.     

碳纳米管/导电聚苯胺纳米复合纤维的合成与表征

为实现碳纳米管在树脂内形成一体化导电网络，从而制备出透明导电性能最优的有机透明导电涂层，必须把导电性的碳纳米管纤维在树脂内有效地组装成一体化导电结构网络。本文报道运用在树脂内可以自组装的导电苯胺来实现碳纳米管纤维自组装的方法．合成出了导电聚苯胺纳米薄膜均匀包覆的碳纳米管/导电聚苯胺纳米复合纤维．并运用透射电镜、傅立叶红外光谱以及四探针法表面电阻测试仪对合成出的具有精细微观结构的纳米复合纤维进行了表征．发现合成出了理想的碳纳米管/导电聚苯胺纳米复合纤维，并且其导电性较碳纳米管和导电聚苯胺自身都有大幅度的提高。这种特殊结构的纳米复合纤维的制备为组装高性能的聚合物基透明导电涂层奠定了坚实基础，而且这种自组装方法为各种纳米纤维的组装提供了可能。     

镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管的磁性能及其复合材料的微波吸收性能

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应在1100~1200℃制备了直线形碳纳米管,外径为20~50 nm,内径10~30 nm,长度50~1000 μm。用化学镀工艺在碳纳米管表面均匀包覆了Ni-P和Ni-N合金,研究了它们的磁性能及其环氧树脂基复合材料在2~18 GHz的微波吸收性能。与纯碳纳米管相比,镀Ni-P合金碳纳米管复合材料的吸收峰向高频移动,镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管经热处理后,复合材料的吸收峰向低频移动。镀Ni-P合金碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金经热处理碳纳米管的矫顽力分别为304.34 Oe、 81.65 Oe、 183.85 Oe。随着矫顽力的增加,在2~18 GHz,复合材料的微波吸收峰向高频移动。在复合材料中,碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金的碳纳米管作为偶极子吸收微波。