自组装单分子膜技术及金属腐蚀与防护

综述了自组装单分子膜技术的研究现状.自组装单分子膜技术就是活性分子或原子通过化学键自发在基底上形成有序单分子膜的过程.自组装膜堆积紧密、结构稳定,对基底金属具有良好的防腐蚀作用.介绍了几种常见的自组装体系.用于抑制腐蚀的自组装膜的表征方法主要有电化学方法、X射线光电子能谱(XPS)及扫描隧道电子显微镜(STM)等.对自组装技术取得的成果及存在的问题进行了分析,并预测了其以后的发展方向.     

聚合物/碳纳米管导电复合材料研究进展

在聚合物基体中加入碳纳米管可以制备综合性能优异的导电聚合物复合材料,而具有取向结构的聚合物/碳纳米管复合材料在光、电、磁、生物功能材料中具有潜在的应用前景.基于碳纳米管的电学性质,综述了聚合物/碳纳米管导电复合材料的三种制备方法(熔融共混法、溶液共混法和原位聚合法)以及国内外研究进展,着重介绍了具有取向结构的聚合物/碳纳米管导电复合体系的制备方法,包括模板组装、力场排列、电场排列以及磁场排列等,并分析比较了各种方法的基本原理和特点.最后对聚合物/碳纳米管导电复合材料的应用情况及研究前景进行了初步的探讨.     

DNA逻辑自组装理论综述

自组装是组装基元通过分子间相互作用自发形成纳米晶体结构的过程,是创造合成纳米晶体和拓展晶体新功能的重要技术。基于对DNA知识、技术积累和DNA自组装所具有的产物可预测性和可程序化设计实现的优点,DNA自组装方法成为自底向上构筑纳米体系结构的理想选择。文章介绍了DNA自组装的重要研究意义,详细总结了DNA自组装研究现状,分析了DNA自组装理论,探讨了DNA的逻辑运算机理,并对其应用前景进行展望。     

刚柔嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装

嵌段共聚物在选择性溶剂中能够自组装形成"核-壳"结构的胶束,由于胶束的尺寸处于纳米量级,因此利用嵌段共聚物的自组装制备纳米材料已成为当今高分子科学和材料科学的重要研究课题.刚柔嵌段共聚物是指分子链中同时含有刚性嵌段和柔性嵌段的共聚物,它在溶液中通过不同嵌段对溶剂的选择性可以自组装成球形、棒状、囊泡等多种多样的纳米聚集体.本文简单介绍了嵌段共聚物和分子自组装的概念,总结了刚柔嵌段共聚物在刚棒选择性溶剂、柔性链选择性溶剂和非选择性溶剂中自组装的最新研究进展,并对刚柔嵌段共聚物在溶液中自组装的前景进行了展望.     

高温退火降低碳纳米管接触电阻的实验研究

将碳纳米管有效地集成到微纳器件上实现组装是碳纳米管在众多领域得以应用的先决条件,组装后较高的接触电阻成为影响碳纳米管器件性能的重要因素,为了降低碳纳米管与电极之间的接触电阻,采用高温退火法对组装后的碳纳米管进行处理.首先,通过介电电泳法组装碳纳米管;其次,利用正交试验设计和方差分析研究高温退火过程中退火温度、保温时间和升温速率对降低碳纳米管接触电阻的影响,并获得了降低接触电阻的最优参数组合;最后,对退火前后碳纳米管的I-V特性进行测量、分析.结果表明:高温退火可以简单、高效地降低碳纳米管的接触电阻,退火温度是影响降阻效果的主要因素,退火处理后接触电阻的下降幅度最高可达91.59%,组装的碳纳米管退火前后的I-V特性曲线均呈现良好的线性.     

两亲性超分子的自组装及应用

两亲性超分子的自组装主要是基于分子之间的非共价键相互作用,自组装成形貌各异的稳定聚集体,并可以通过外界刺激响应来实现两亲性分子的自组装与去组装.两亲性分子在外界条件变化下改变原有形貌形态,源于非共价键具有良好的可控性和可逆性.本文综述了具有两亲性的有机小分子、高分子、生物分子的自组装以及外界刺激对两亲性分子自组装的影响,并介绍了两亲性分子自组装的相关应用.     

自组装单分子膜技术及金属腐蚀与防护

综述了自组装单分子膜技术的研究现状。自组装单分子膜技术就是活性分子或原子通过化学键自发在基底上形成有序单分子膜的过程。自组装膜堆积紧密、结构稳定，对基底金属具有良好的防腐蚀作用。介绍了几种常见的自组装体系。用于抑制腐蚀的自组装膜的表征方法主要有电化学方法、X射线光电子能谱(XPS)及扫描隧道电子显微镜(STM)等。对自组装技术取得的成果及存在的问题进行了分析，并预测了其以后的发展方向。     

纳米材料在纺织品多功能后整理上的应用

由于纳米材料的特异性能,使得经纳米材料整理的织物具有抗紫外线和可见光、抗菌及抗红外线等功能.通过将纳米材料表面化学改性,选用合适的交链剂和改性剂,经过常规的后整理工艺,可得到有良好手感、耐久的多功能整理织物.     

层层自组装法制备聚电解质/改性碳纳米管复合纳滤膜

分别用浓硫酸和乙二胺对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性,制得了磺化和氨化碳纳米管.研究了不同改性方式的碳纳米管在聚电解质中的分散特性及二者的相互作用,磺化碳纳米管在聚阳离子聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)中显示出最优的分散性能.以水解改性的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,将磺化改性的碳纳米管添加到PDDA中,与聚阴离子聚苯乙烯磺酸钠(PSS)层层自组装制得了改性碳纳米管复合纳滤膜.接触角测试结果表明,复合膜表面亲水性随磺化碳纳米管加入量的增加而提高.加入磺化碳纳米管的复合膜表面zeta电位比未加入的膜略有升高.SEM结果表明,复合物和聚电解质成功组装在基膜表面.随着碳纳米管加入量的增加,复合膜对Na_2SO_4的截留率和水通量均出现先升高后降低的趋势,聚电解质PDDA中磺化碳纳米管浓度为0.04 g/L时,复合膜有最优的分离性能.     

刚棒-线团两亲性分子的水溶液自组装研究进展

综述了带有刺激响应功能水溶液自组装方面的最新研究成果.通过文献研究表明：两亲性分子在水溶液中自组装的超分子纳米结构确实存在刺激响应功能,通过外界条件可以改变它们的拓扑结构和性能,这些条件包括温度、光照、pH值、氧化还原的作用,而且这个转变通常是完全可逆的,一旦刺激被移除就会回复原有状态.这些奇特的性质可应用于环境科学、生物科学等领域.     

Energy absorption characteristics of single-walled carbon nanotubes

The excellent mechanical properties of carbon nanotubes make them potential candidates for engineering application. In this paper, the impact and failure behaviors of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are investigated. The effects of diameter, length, and chirality on their energy absorption characteristics under lateral impact and axial crush are studied. By integrating the principle of molecular structural mechanics (MSM) into finite element method (FEM), the locations and directions of fracture process can be predicted. It is shown that the specific energy absorption (SEA) of SWCNTs is 1–2 order of magnitude higher than that of the ordinary metallic materials and composites in axial impact, indicating that carbon nanotubes are promising energy absorption materials for engineering applications.     

甲烷催化裂解制备碳纳米管过程中二氧化碳的影响

生物质发酵沼气含有高浓度CH₄,具有制备碳纳米管的潜力,但其中所含的大量CO₂对碳纳米管制备存在潜在影响. 研究了CH₄催化裂解制备碳纳米管过程中CO₂的影响,使用商用Ni基催化剂和水平管式炉装置开展碳纳米管制备试验,采用TPR、TPO、SEM、TEM等手段对催化剂和碳纳米管进行表征. 650 ℃时催化裂解效率最高,碳产物最大质量为催化剂质量的4倍,其中主要产物为多壁碳纳米管. CO₂对最佳催化裂解温度、催化裂解效率及多壁碳纳米管产量无显著影响,但CO₂的存在增加了碳纳米管内外径、长度和平滑度. 这可能是由于CH₄催化裂解产生无定形积碳,阻碍碳纳米管生长; 而CO₂与积碳反应清除积碳,促进了碳纳米管生长. 从CO₂的影响来看,沼气制备碳纳米管具有可行性.     

Electroless deposition of carbon nanotubes doped with nickel and its electrical contact characteristics

A simple and low-cost electroless deposition technique is used to prepare nickel-doped carbon nanotubes under different doping conditions, and to explore the influence of different nickel doped samples on the electrical contact properties of carbon nanotubes. First, the original carbon nanotubes are subjected to mixed acid oxidation, sensitization and activation treatment. Subsequently, the nickel chloride hexahydrate is used as the main salt and dimethylamine borane is used as the reducing agent to prepare the electroless deposition solution. And then, the prepared carbon nanotube dispersion is dropped into the electroless deposition solution to obtain the sample of nickel-doped carbon nanotubes. Morphological characterization indicates that the nanoparticles with different particle sizes and doping amounts could be doped on the surface of carbon nanotubes under different deposition conditions. The X-ray energy spectrum shows that the main component of the doped nanoparticles is nickel, and the further X-ray photoelectron spectroscopy reveals the constituent valence state of nickel. However, the Raman spectra indicate that the doping type of nickel-doped carbon nanotubes by this deposition method is the P-type. Finally, the electrical contact performance test results show that the electrical contact properties between gold electrodes and nickel-doped carbon nanotubes with different particle sizes and doping contents are different, but that all of them can be improved to a certain extent. According to the order of nanoparticles with a small particle size and a moderate amount, those with a moderate particle size and a moderate amount, and those with a large particle size and a large amount in the nickel-doped sample, the average value of the contact resistance decreases by 32.70%, 71.63% and 49.33%, respectively.     

Enhancing the crystalline degree of carbon nanotubes by acid treatment, air oxidization and heat treatment

Three approaches of treating carbon nanotubes (CNTs) including acid treatment, air oxidization and heat treatment at high temperature were studied to enhance the crystalline degree of carbon nanotubes. High temperature heat-treatment elevates the crystalline degree of carbon nanotubes. Acid treatment removes parts of amorphous carbonaceous matter through its oxidization effect.Air oxidization disperses carbon nanotubes and amorphous carbonaceous matter. The treatment of combining acid treatment with heat-treatment further elevates the crystalline degree of carbon nanotubes comparing with acid treatment or heat-treatment. The combination of the three treatments creates the thorough effects of enhancing the crystalline degree of carbon nanotubes.     

碳纳米管表面羟基化及其纳米流体的导热性能研究

采用强碱机械球磨技术对碳纳米管进行表面功能化。红外光谱和Zeta电位测试结果表明,处理后的碳纳米管表面已被羟基化;扫描电镜结果表明,处理后的碳纳米管已被截断短化。表面功能化并被截断短化的碳纳米管能够均匀稳定地分散在水中,得到的水基含碳纳米管纳米流体具有良好的传热性能。当碳纳米管体积分数为1．0％时,与水相比它的导热系数提高达17．5％。由于纳米粒子的润滑作用,在碳纳米管体积分数较低（Ф〈0．004）的情况下,含碳纳米管纳米流体的粘度要比基体流体水的粘度低;当碳纳米管的体积分数高于0．004时,含碳纳米管纳米流体粘度随着碳纳米管含量的增加而升高。     

不同氮碳比纳米管的合成与结构特性

以插层状四氧化三铁为催化剂在1073K下催化裂解合成了多壁纳米碳管,比较了苯、N,N′-二甲基乙二胺和乙二胺为碳源合成碳管的形貌和结构特性、氮碳比及产率。实验表明：两种含胺碳源均能催化合成出“竹节状”结构的碳纳米管;随着氮碳比的增加,碳管的管壁变得粗糙,管身变得更加弯曲,竹节的规整性下降,密度增加,碳管产率增加。进而从催化机理和含氮竹节状碳纳米管的生成机理上解释了产生这种现象的原因。     

糊精及聚乙二醇水溶液放电制备洋葱状富勒烯

考察了不同有机介质对制备碳纳米材料的影响,以糊精（C6H10O5）n．xH2O）水溶液为放电介质,石墨做电极,成功制备了纳米洋葱状富勒烯（Onion—like Fullerenes：OLFs）和多壁碳纳米管。利用场发射扫描电子显微镜,高分辨透射电镜和X-射线衍射对所得产物进行了表征。结果表明：OLFs和多壁碳纳米管富含在阴极沉积物中且形貌规则,石墨化程度高;漂浮在糊精溶液表面的产物中没有OLFs和碳管的生成。以聚乙二醇水溶液为放电介质,未发现洋葱状富勒烯,但有大量的碳管和碳球存在,研究表明利用无毒有机介质水溶液制备碳纳米材料是可行的。     

碳纳米管的力学特性及其在改善水泥基材料性能中的应用

通过理论分析和数值模拟研究了碳纳米管的力学性能参数和其在轴向压缩以及弯曲荷载作用下的屈曲行为,并进行了用碳纳米管提高水泥基复合材料强度和韧性等力学性能的实验.结果表明:当好的分散效果被获得后,水泥基复合材料的强度和韧性可以得到明显的改善,而碳纳米管容易发生屈曲的特性是影响其作为理想增强材料的一个内在原因.     

单分散单壁碳纳米管的制备

对电弧放电法合成的单壁碳纳米管样品进行硝酸氧化处理,经过离心分离后得到纯化的单壁碳纳米管。在超声波的作用下,向提纯后的样品中加入表面活性剂,制得单壁碳纳米管的分散体系。通过再一次的高速离心,将单壁碳纳米管管束和少量的石墨纳米粒子等杂质除去。UV-vis-NIR吸收光谱的研究表明,我们成功地制备了在水中分散的碳纳米管。     

碳纳米管振动频率对水合离子团阻塞的影响

为了解决水合离子团的阻塞问题,以碳纳米管进行海水淡化为背景,选取（6,6）扶手椅型碳纳米管作为研究模型,采用分子动力学方法模拟计算碳纳米管的水分子通过性和离子选择性,研究了碳纳米管振动频率对水合离子团的阻塞作用。研究结果表明：通过施加外力使碳纳米管发生周期性振动,可有效改善水合离子团对碳纳米管的阻塞;不同的振动频率对水分子通过碳纳米管的速率有不同影响,且得出了最恰当的频率。