纳米RDX的热性能及感度研究磁

采用激光粒度仪跟踪粒度分布,用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察颗粒大小和形貌;通过热重（TG）和差示扫描量热法（DSC）分析了使用HLGB-10型粉碎机批量制备纳米黑索今（RDX）的热分解特性,并测定了5s爆发点和感度。研究结果表明,制备的纳米RDX粒度分布窄;与原料RDX相比,活化能和5S爆发点稍有降低,热安定性基本不变,静电感度与火焰感度与原料RDX相当;摩擦、撞击和冲击波感度分别比原料RDX降低了37．5％、92．8％和51．0％。     

Al/Ni纳米复合含能材料的制备及其激光点火性能研究

利用模板法在硅基上制备了一种新型的Al/Ni纳米复合含能材料,利用场发射扫描电镜(FESEM)和X射线能谱衍射(EDS)分别对其进行了形貌表征和元素分析,采用差示扫描量热法(DSC)对该材料的热反应性能进行了检测,并通过脉冲激光对复合材料的激光点火性能进行了初步研究。结果表明:该复合材料具有嵌入式的纳米结构,该结构大大增加了反应物的接触面积,而且表现出较高的热反应活性;激光点火后,存在着较长时间的火花抛洒,对实际起爆过程十分有利,该纳米复合含能材料50%发火的激光能量约为36.28 mJ(能量密度为46.22mJ/mm2)。     

碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的电学性能

采用喷雾干燥法可制备不同配比的碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）/粉末丁苯橡胶复合材料,观察CNTs在橡胶基体中的分散情况,检测复合材料的导电性能及介电性能,并进行了简要的理论分析。结果表明:CNTs在橡胶基体中获得了充分均匀的分散,有利于CNTs改性补强作用的发挥。与纯胶样品及填充炭黑（Carbon black,CB）样品相比, 填充CNTs样品在8~18GHz下具有较高的介电常数及低介电损耗。随着CNTs加入量的增加,CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料的电导率逐渐升高,当CNTs加入量为60phr（per hundred rubber）时,与纯胶样品及添加60phr CB样品相比,电导率提高近10个数量级;复合材料内部导电同时存在隧道导电机制和渗逾导电机制。采用喷雾干燥法制备的CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,将是一种综合性能良好的新型纳米复合材料,有望在抗静电橡胶、电磁屏蔽及介电材料等领域获得应用。      

碳纳米管/平面各向异性羰基铁复合材料的液相共混法制备及其电磁性能

采用机械球磨法制备了平面各向异性羰基铁（Planar Anisotropic Carbonyl Iron,PACI）,然后通过液相共混法制备了碳纳米管（CNTs）/PACI复合材料。采用同轴法测定CNTs/PACI复合材料在2~18 GHz频段内的复介电常数和复磁导率,研究了CNTs掺杂量对复合材料电磁性能的影响。结果表明：CNTs/PACI复合材料相对于PACI具有更高的复介电常数和衰减常数,随着CNTs质量分数的提高,复合材料的复介电常数和衰减常数逐渐增大,特征阻抗则逐渐减小。CNTs掺杂能够有效提高CNTs/PACI复合材料的吸波性能,通过调整厚度和CNTs掺杂量可以对复合材料的吸波性能进行有效调控。厚度为1.2 mm、CNTs质量分数为2wt%和厚度为1.6 mm、CNTs质量分数为0.5wt%的CNTs/PACI复合材料在Ku波段（12~18 GHz）的反射率均小于-10 dB;厚度为2.0 mm、CNTs质量分数为0.5wt%和1wt%的复合材料反射率小于-10 dB的频带宽分别为5.28 GHz（8.24~13.52 GHz）和5.04 GHz（7.52~12.56 GHz）,覆盖整个X波段（8~12 GHz）。     

B或N掺杂端部封闭碳纳米管吸附Pt的第一性原理计算

由于碳纳米管（CNTs）载Pt催化剂中,CNTs与Pt纳米颗粒间的交互作用弱,导致两者间导电性较差,并且容易引起Pt脱落或团聚。本文采用第一性原理对Pt原子在CNTs封闭端部的吸附行为进行了研究,发现B掺杂可以使（5,5）型和（9,0）型CNTs与Pt间的平均吸附能分别提高12.7%和19.6%,N掺杂可以使（5,5）型和（9,0）型CNTs与Pt间的平均吸附能分别提高22.4%和18.4%,并且CNTs与Pt间的电荷转移量较管壁吸附也得到了明显提升,同时B或N掺杂使CNTs-Pt体系的稳定性最高可分别提升133.8%和237.3%,说明在CNTs端部掺杂B或N可提高CNTs载Pt催化剂的性能。     

碳纳米管/炭黑协同效应对天然橡胶/顺丁橡胶复合材料性能的影响

使用两种一定比例的填料,在增加碳纳米管(CNTs)的同时不等量的减少炭黑(CB),其比例为m(CNTs):m(CB的减少量)=1:2.5,研究填料的变化对橡胶的力学等性能的影响。用扫描电镜(SEM)观察橡胶脆断面碳纳米管的分散情况,在3D测量激光显微镜下观察了橡胶拉伸断面的平整度和高度差。结果表明,填充4 phr CNTs时拉伸强度最高,比添加0 phr的高11.41%;随着CNTs的增多炭黑的减少使材料的加工性能变差,模量和耐磨性提高,填充8 phr CNTs的橡胶比0 phr的耐磨性高21.14%;根据动态力学性能测试(DMA)的损耗因子,随着碳CNTs添加量的增多橡胶的滚动阻力减小,但是抗湿滑性变差。     

LLDPE/EVA/CB导电复合材料辐射交联效应研究

研究了辐射交联及其剂量不同对LLDPE／EVA／CB导电复合材料PTC特性及电致发热特性的影响，并借助DSC（示差扫描量热分析）、TGA（热失重法）、DMA（动态机械热分析法）及SEM（扫描电镜法）和TEM（透射电镜法）研究了LLDPE／EVA／CB导电复合材料结构与性能间的关系。结果表明，辐射交联可明显改善高聚物基体及与炭黑粒子两相界面，消除高温下产生的NTC现象，并可提高元件的电致发热稳定性。     

CB/CNTs/PP导电高聚物力/温度作用下介电性能的研究

以聚丙烯(PP)为基体,炭黑(CB)和碳纳米管(CNTs)为填料,通过熔融共混、注塑成型制备导电复合材料,测定电场频率、填料种类、填料含量以及温度、载荷等因素对其介电性能的影响。结果表明,室温下,随着填料含量的增加,材料介电常数和介电损耗均呈增大趋势;随着频率的增加(100 Hz～10MHz),介电常数和介电损耗首先迅速降低,然后逐渐趋于稳定;随着CNTs的加入,CB/CNTs/PP导电复合材料的介电常数明显增大,但是当填料含量达到某一定值时,继续增大CNTs的含量,介电常数反而下降;同一频率下,随着温度的升高(30～100℃),由热膨胀引起炭黑粒子间距的变化会导致介电常数减小。复合材料压缩实验表明:压缩载荷作用下,材料发生形变,基体中的CB粒子间相对位置改变,引起介电常数减小。     

碳纳米管-有机化蒙脱土多维纳米界面构筑及其对环氧树脂的增韧机制

分别采用混酸、环氧树脂（EP）和硅烷偶联剂对碳纳米管（CNTs）进行功能化处理,用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱土（MMT）进行有机化处理,将具有一维纳米尺度的CNTs和二维纳米尺度的有机化蒙脱土（OMMT）复合引入EP酸酐固化体系,通过溶液共混法制备纳米OMMT/EP、CNTs/EP、CNTs-OMMT/EP复合材料。使用简支梁冲击试验仪测试三种复合材料的冲击强度,并利用SEM观察纳米复合材料的冲击断面形貌。实验结果表明,当OMMT的含量为4wt%时,纳米OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了16.7%。经硅烷偶联剂处理后的CNTs（Si-CNTs）能与EP基体形成良好界面,当Si-CNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs/EP复合材料冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了84.0%。当OMMT的含量为4wt%、Si-CNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs-OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了135.4%。管状CNTs和片层结构OMMT对EP的韧性具有协同提高作用。     

丙烷-氧气预混气体的火焰传播及点火特性

采用有机玻璃管装置,研究了丙烷-氧气预混气体在管道中的火焰传播特性及最小点火能。研究表明:3种惰性气体(CO₂、N₂、Ar)均明显降低了预混气体火焰在管道中的加速进程;其中,CO₂抑制效果最为显著,其次是N₂和Ar。点火敏感电极间距为2 mm。最小点火能（E）随混合气体初始压力的增大而减小,初始压力为100 kPa时,0.16 mJ＜E ＜0.32 mJ;当压力降至30 kPa时,2.00 mJ＜E ＜3.00 mJ。     

碳纳米管非金属掺杂对结构和性能影响的研究

通过讨论氮、硼、硅、氟等非金属原子掺杂的碳纳米管,对场电子发射特性的影响。介绍了掺杂在场电子发射、能源电池、气体传感器等领域的研究和应用。掺杂可以增加碳纳米管的缺陷,改变其电子结构。掺杂可使碳纳米管转变为n型半导体或是金属性导体,将提高场发射性能。同时,掺杂亦可使碳纳米管向P型半导体转变,这将不利于场发射性能改善。当场发射性能随着掺杂浓度升高而提高时,存在最佳掺杂浓度值,一旦超出,则场发射性能逐渐下降。因此,研究碳纳米管非金属掺杂具有重要的应用价值。     

基于原子力显微镜的碳纳米管焊接

在利用碳纳米管（CNT）制作纳米电子器件时,碳纳米管与金属电极的接触特性将决定器件性能.为此本文提出了一种利用原子力显微镜（AFM）进行碳纳米管焊接的新方法.仿真研究了探针电场的强度与分布,解释了焊接中电场产生的机理,进一步分析了偏压、探针-样品距离与探针悬臂梁偏转位移之间的关系;并通过这些优选的相关实验参数进行了焊接实验验证.实验结果表明,碳纳米管与电极间的接触电阻由2.86×106Ω减小至7.14×105Ω,并可实现碳纳米管在电极上的良好固定.     

Designing Nanogadgetry for Nanoelectronic Devices with Nitrogen‐Doped Capped Carbon Nanotubes

A systematic analysis of electron transport characteristics for 1D heterojunctions with two nitrogen‐doped (N‐doped) capped carbon nanotubes (CNTs) facing one another at different conformations is presented considering the chirality of CNTs (armchair(5,5) and zigzag(9,0)) and spatial arrangement of N‐dopants. The results show that the modification of the molecular orbitals by the N‐dopants generates a conducting channel in the designed CNT junctions, inducing a negative differential resistance (NDR) behavior, which is a characteristic feature of the Esaki‐like diode, that is, tunneling diode. The NDR behavior significantly depends on the N‐doping site and the facing conformations of the N‐doped capped CNT junctions. Furthermore, a clear interpretation is presented for the NDR behavior by a rigid shift model of the HOMO‐ and LUMO‐filtered energy levels in the left and right electrodes under the applied biases. These results give an insight into the design and implementation of various electronic logic functions based on CNTs for applications in the field of nanoelectronics.     

导电聚苯胺纳米纤维对聚乙烯/炭黑复合体系电阻行为的影响

采用水溶液氧化聚合和热掺杂相结合的技术制备十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)纳米纤维,并将PANI-DBSA纳米纤维与低密度聚乙烯(LDPE)和炭黑(CB)进行熔融共混制得PANI-DBSA/LDPE/CB导电复合材料,研究了PANI-DBSA纤维的引入对导电复合材料电阻行为的影响。结果表明,添加PANI-DBSA纳米纤维,复合材料的逾渗阀值移向较低炭黑含量,复合材料的PTC强度得到一定程度的提高,复合材料的电阻率-温度曲线的热循环稳定性得以改善。     

多壁碳纳米管湿度传感器介电损耗模型（英文）

为揭示碳纳米管湿度传感器的介电损耗,制作了一种电阻型碳纳米管湿度传感器.使用介电损耗相关理论对其频率特性进行分析,并利用普适方程建立了传感器介电损耗模型.对实验数据与所建立模型进行拟合,得到拟合决定系数为0.994,表明可以使用普适方程对传感器介电损耗进行描述.由于测试频率引起的传感器电阻变化会改变传感器线性度,分析了不同测试频率下传感器的线性度,发现当测试频率为10 kHz时传感器的线性度最佳（1.52%）,此时传感器灵敏度为-7.83Ω/%RH.     

流体排布与介电电泳结合排列组装碳纳米管

流体排布和介电电泳是碳纳米管生长后排列组装的两种方法.流体排布可实现基片上较大范围的碳纳米管定向排列,且流体剪切力作用可将弯曲的碳纳米管在一定程度上拉直,但利用流体难以实现在特定位置组装碳纳米管.而介电电泳通过电极上不均匀电场实现碳纳米管在电极间沿电场方向的定向定位排列组装,介电电泳的不足之处在于电泳力难以将弯曲的碳纳米管拉直.本研究结合这两种组装方法的优势,采用流体与介电电泳结合排列组装碳纳米管.通过选择流体流动和电泳参数,流体结合直流或带直流偏置的交流电泳实现了较好的碳纳米管排列组装.与介电电泳组装相比,结合流体能减少碳纳米管之间的粘连,起到梳理拉直的作用,并提高了组装效率;与流体排布相比,结合介电电泳实现了碳纳米管在指定位置的组装.     

Effects of carbon nanotubes additions on flash ignition characteristics of Fe and Al nanoparticles

The influences of carbon nanotubes (CNTs) additions on the flash ignition characteristics of Iron (Fe) and aluminum (Al) nanoparticles (NPs) were presented. CNTs can be used as the additive to these metal nanoparticles for improving the flash ignition and burning processes. Different mass fractions of CNTs additions were considered. The mixture of Al and CNTs could combust in air with obvious giant flame, whereas the mixture of Fe and CNTs combusted under a relative stable condition with slight red light. The temperature distributions were measured using non-contact optical method and showed that Al NPs mixed with CNTs were burning at a higher temperature level than Fe NPs. Although different mass fractions of CNTs cannot significantly change the overall flash ignition phenomenon, CNTs additions influenced the minimum ignition energy (MIE) of mixtures. The appropriate content of CNTs addition can decrease the Fe NPs MIE significantly. However, the Al NPs MIE decreased all along with the increase of CNTs content. The micro- and nano- structures of Fe and Al NPs with CNTs additions before and after ignitions were examined by scanning electron microscope and high-resolution transmission electron microscopy. It was found that the special thermal conductive characteristics of CNTs and the cross-connected features for metal particles with CNTs caused the enhancement of flash ignition.     

Doping of Carbon Materials for Metal‐Free Electrocatalysis

Carbon atoms in the graphitic carbon skeleton can be replaced by heteroatoms with different electronegative from that of the carbon atom (i.e., heteroatom doping) to modulate the charge distribution over the carbon network. The charge modulation can be achieved via direct charge transfer with an electron acceptor/donor (i.e., charge transfer doping) or through introduction of defects (i.e., defective doping). Various doping strategies, including heteroatom doping, charge‐transfer doping, and defective doping, have now been devised for modulating the charge distribution of numerous graphite carbon materials to impart new properties to carbon materials. Consequently, carbon nanomaterials with defined doping have recently become prominent members in the carbon family, promising for a variety of applications, including catalysis, energy conversion and storage, environmental remediation, and important chemical production and industrial processes. The purpose of this review is to present an overview on the doping of carbon materials for metal‐free electrocatalysis, especially the development of doping strategies and doping‐induced structure and property changes for potential catalytic applications. Current challenges and future perspectives in the doped carbon‐based metal‐free catalyst field are also discussed.     

催化裂解天然气于碳毡内低成本合成碳纳米管

基于制备碳/碳(C/C)复合材料的等温化学气相渗透(ICVI)技术,在1010～1100℃用Fe催化裂解工业天然气可在碳毡内原位合成出碳纳米管(CNTs).扫描电镜(SEM)观察结果表明,1060℃合成的CNTs具有较好的覆盖形貌和均匀管径(110～120nm)且纯净度高.高分辨率透射电镜(HRTEM)和Raman光谱测试结果进一步表明,该温度下合成的CNTs结晶度高,与碳纤维间结合力强.     

Ni／CNTs及钙改性Ni／CNTs催化剂在二氧化碳甲烷化反应中性能

分别以碳纳米管（CNTs）和活性氧化铝（Al2O3）为载体,通过浸渍法制备了负载型镍基催化剂和钙改性的镍基催化剂,用二氧化碳甲炕化反应评价其催化性能,通过X射线衍射（XRD）、程序升温还原（H2-TPR）、程序升温脱附（H2-TPD）和氮气等温吸附脱附等手段对催化剂进行表征,结果表明,Ni／CNTs催化剂中的镍物种比Ni／Al2O3中的镍物种容易还原,同时钙改性Ni／CNTs催化剂更能促进镍物种的还原,添加钙可以促进CNTs载体催化剂的分散度,这些特性能提高钙改性Ni／CNTs催化剂的催化活性和稳定性。