定向碳纳米管薄膜的制备

以二茂铁为催化剂前驱体,氢气为载气,乙炔为碳源,硅片作衬底,用化学气相沉积法,采用不同的催化剂引入方式,在700℃下分别制备出定向碳纳米管薄膜及非定向碳纳米管薄膜.并基于实验结果对影响生长定向碳纳米管的因素进行分析,表明催化剂颗粒的诱导作用是导致生长定向碳纳米管的重要原因.     

垂直定向碳纳米管的化学气相沉积法制备及其应用进展

垂直定向碳纳米管独特的结构和性能使其成为碳纳米管领域的研究热点,而可控制备是其重点研究方向之一。概述了近年来垂直定向碳纳米管的常用制备方法(热化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积)及其影响因素,以及垂直定向碳纳米管在热界面、光电、场发射和传感器方面的研究进展,重点介绍了一些具有优异性能的研究领域以及存在的问题。     

Finite Element Modeling of Compressive Deformation of Super-long Vertically Aligned Carbon Nanotubes

The super-long, vertically aligned carbon nanotubes (SL-VACNTs) are novel carbon nanomaterial produced from template-free synthesis. The mechanical responses of such material have been investigated by continuum finite element modeling and compared with experimental observations. The crushable foam model has been adequate in modeling the stress-strain curve and deformation of the SL-VACNTs under compression. SL-VACNTs are seen to exhibit transient elastic deformation at small displacement and then plastic deformation at large displacement. The deformation mostly occur at the position immediately beneath the compression platen (indenter face) due to the high stress/strain concentrations.     

碳纳米管改性对环氧树脂复合材料热学和电学性能的影响

分别采用混酸(浓H2SO4和浓HNOs)、浓HNOs、浓NaOH及浓H2SO4/H2O2对碳纳米管(CNTs)在室温下进行表面处理,通过FTIR、SEM、DSC和TGA研究了各改性方法对CNTs/环氧树脂(EP)复合材料热性能和电性能的影响.结果表明,混酸处理使CNTs在EP中的分散性、EP的玻璃化温度和热分解温度都显著提高,其它3种方法也有这种作用,相比较而言,H2SO4/H2O2和HNO3的改性作用稍差,而NaOH的最差.4种处理方法都使复合材料的导电性能、介电常数以及介电损耗显著下降,其中混酸处理使上述性能下降的程度最高,其次为H2SO4/H2O2处理,NaOH处理和HNO3处理对电性能影响较小.     

辉光放电和压强对准直碳纳米管生长的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFe的Si村底上制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研完了它们的生长和结构，结果表明辉光放电和压强对其生长和结构有极大的影响。若无辉光放电产生，碳纳米管是弯曲的，有辉光放电时，碳纳米管是准直的。当压强较大时，准直碳纳米管较容易生长，并且随着压强的减小，其平均直径减小和平均长度增大。但压强为5Pa时，准直碳纳米管却不能够生长。最后，分析和讨论了辉光放电和压强对准直碳纳米管生长和结构的影响。     

转换阵列式碳纳米管薄膜至铝箔上的工艺

描述了一种将阵列式碳纳米管(CNTs)膜从石英基底转移至新基底(铝箔)上的工艺。用SEM检测了转移至铝箔上后各层膜的形貌并测试了铝箔CNTs膜的电阻。结果表明转基底工艺可以显著提高CNTs薄膜的利用率。去除90%不干胶后铝基CNTs薄膜的电阻可以达到0.3Ω以下。     

Low Temperature Growth of Vertically Aligned Carbon Nanotubes via Floating Catalyst Chemical Vapor Deposition Method

Synthesis of carbon nanotubes (CNTs) below 600℃ using supporting catalyst chemical vapor deposition method was reported by many research groups.However,the floating catalyst chemical vapor deposition received less attention due to imperfect nanotubes produced.In this work,the effects of varying the preheating temperature on the synthesis of CNT were investigated.The reaction temperature was set at 570℃.The preheating set temperature was varied from 150 to 400℃ at 50℃ interval.Three O-ring shape heating mantels were used as heating source for the preheater.In situ monitoring device was used to observe the temperature profile in the reactor.Benzene and ferrocene were used as the carbon source and catalyst precursor,respectively.Vertically aligned CNTs were synthesized when the preheating temperature was set at 400℃.When the preheating temperature was increased up to 400℃,both the length and the alignment of CNTs produced were improved.     

定向碳纳米管的制备及其场发射性能研究

定向碳纳米管的制备方法是碳纳米管场发射显示器技术领域一项十分关键的技术.简要介绍了定向碳纳米管的制备方法、结构检测技术,并综合评述了影响定向碳纳米管场发射性能的因素.     

预置镍化学气相沉积法制备定向碳纳米管(英文)

采用化学气相沉积法(CVD),在溅射了镍薄膜的硅基底上制备了定向碳纳米管薄膜。对镍薄膜的氨气预处理过程及其机理进行了研究。结果发现预处理后的岛状区域随着薄膜厚度的增加而增加,纳米粒子区域的变化则与之相反。对5nm的镍薄膜进行预处理能获得细化和均匀分布的纳米粒子,有利于定向碳纳米管的生长。碳纳米管的生长过程及其细微结构与温度有很大关系。碳源的分解、碳原子在催化剂内部的扩散以及催化剂粒子的团聚三者之间的竞争决定了碳纳米管的生长情况。本文分析了碳纳米管的顶部生长模式及该模式下催化剂粒子的形态变化。     

原子层沉积工艺制备催化薄膜厚度对生长碳纳米管阵列的影响

通过原子层沉积(ALD)工艺在硅基底依次沉积氧化铝缓冲层薄膜和氧化铁催化薄膜, 然后利用管式炉进行水辅助化学气相沉积(WACVD)生长垂直碳纳米管阵列(VACNTs)。结果表明: ALD工艺制备的氧化铁薄膜经还原气氛热处理可形成碳纳米管阵列生长所需的纳米催化颗粒; 氧化铁薄膜厚度与纳米催化颗粒大小以及生长出的碳纳米管阵列的结构密切相关。当氧化铁薄膜厚度为1.2 nm时, 生长出的碳纳米管阵列管外径约为10 nm, 管壁层数约为5层, 阵列高度约为400 μm。增大氧化铁薄膜的厚度, 生长出的碳纳米管阵列外径和管壁数增加, 阵列高度降低。实验还在硅基底侧面观察到了VACNTs, 表明ALD工艺可在三维结构上制备催化薄膜用于生长VACNTs。     

取向碳纳米管/玻璃纤维增强树脂基单向层合板的制备及其力学性能

针对纤维增强树脂基单向复合材料横向刚强度低的问题,通过碳纳米管(CNTs)在单向复合材料横向方位取向控制技术研究,建立了一种CNTs在树脂基复合材料中电场取向装置,制备了取向CNTs/环氧树脂(EP)复合材料及取向CNTs/玻璃纤维(GF)增强环氧树脂基单向层合板,并对不同电场强度、CNTs含量对其力学性能的影响进行了试验分析。结果表明,施加300V/cm的取向电场时,添加0.2wt%多壁碳纳米管(MWNTs)/EP储能模量较未添加MWNTs时提高了68.42%,较随机方位分布MWNTs/EP提高了1.36%;取向MWNTs/GF增强单向层合板横向弯曲强度及模量比未添加MWNTs时分别提高了72.2%和92.1%,比随机方位分布MWNTs增强时分别提高了58.29%和61.43%;施加439V/cm的取向电场时,添加0.2wt%取向MWNTs/GF增强单向层合板横向弯曲强度及模量比未添加MWNTs时分别提高了64.7%和63%,比随机方位分布MWNTs增强时分别提高了51.42%和36.90%,取向CNTs/GF增强树脂基单向层合板横向刚强度均得到了大幅提高。     

定向/有序碳纳米管制备的研究进展

综述了国内外有序、定向碳纳米管制备的研究进展。着重介绍了模板法和等离子体增强化学气相沉积技术在碳纳米管制备方面的应用，并就制备原理、影响因素等作了简单介绍。     

Relation between Growth Parameters and Morphology of Vertically Aligned Fe-filled Carbon Nanotubes

Fe-filled multi-wall carbon nanotubes (MWNTs) were produced by pyrolysis of ferrocene in a dual furnace system. They grew vertically aligned on oxidized silicon substrates placed inside the reaction zone of a chemical vapor deposition reactor. A variation of the growth parameters has been performed in order to evaluate the possibility to control the Fe-filled nanotube growth process and thereby the nanotube- and the filling length, diameter and yield, and also the nanotube alignment. Electron microscopy studies show nanotubes with quite different morphologies. The relation between the aligned Fe-filled MWNTs growth and the most important growth parameters is discussed.     

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.     

碳纳米管对水泥基材料热膨胀性能的影响

在水泥基中掺入不同比例的碳纳米管,制备出碳纳米管水泥基复合材料。测量其在室温~600℃的热膨胀性能,并根据DSC/TG、XRD图谱,孔径分布图和扫描电镜图从微观尺度分析其变化规律的机理。结果表明,从室温到150℃掺入各比例碳纳米管的水泥基复合材料热膨胀率变化趋势相似,热膨胀率为正值而出现微膨胀;150℃~590℃热膨胀率为负值且逐渐减小,试件持续收缩。当碳纳米管的掺量为水泥的0.3%时热膨胀曲线始终在其他掺量之下,热膨胀率达到最小值。这表明,碳纳米管掺量为0.3%的材料水化反应充分,产生大量的水化硅酸钙凝胶,收缩明显、密实度显著提高。掺入0.3%的碳纳米管可有效阻止供暖管道局部混凝土的膨胀,提高结构的耐久性。     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.