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.     

利用退火的碳纳米管与金属接触特性的改善

碳纳米管与金属电极间的接触特性是提高纳米器件性能的重要因素.本文采用介电电泳在金属对电极上组装碳纳米管,形成金属-碳纳米管-金属结构.将样品分别在200℃、300℃、400℃下恒温退火1h后自然冷却.通过测量样片的伏安曲线,根据曲线线性度和斜率来评价退火前后的接触状态.实验表明,在三种温度下退火,接触电阻均有不同程度的减小.但一段时间间隔后,电阻又会增加.在本次实验时间范围内,其接触电阻均小于退火前.样片在300℃下分别退火30min、60min、90min后比较其电阻的大小,发现电阻随着退火时间的延长而逐渐减小.     

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.     

SWCNT气体传感器的NO2气敏特性

为了提高NO2气体检测的灵敏度和速度,以单壁碳纳米管（SWCNT）为装配介质,采用介电电泳方法获得单壁碳纳米管场效应晶体管（SWCNT—FET）作为气体传感器检测装置,通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）表征,结果显示,利用介电电泳方法能够成功地把SWCNTs装配到芯片的源漏两极间;通入NO2气体前后电特性变化情况的测试结果表明,选择接入电场频率为2MHz,峰峰值电压10V,介电电泳持续时间10s时,制备出SWCNT—FET成功率高,通入NO2气体后的电导率增加三个数量级。利用紫外光持续照射10min,SWCNT上的气体分子解附,使气体传感器可重复利用。     

碳纳米管、石墨烯电极修饰的IPMC致动器的制备及性能

为降低IPMC的生产成本,采用低维纳米碳材料对IPMC铂电极进行修饰。用聚二烯二甲基氯化铵对碳纳米管和石墨烯进行带电修饰,并分散在甲醇中形成稳定的电解液,在已进行一次化学镀铂的Nafion膜上分别电泳沉积碳纳米管和石墨烯薄膜,制备新型IPMC。扫描电镜图片显示:碳纳米管和石墨烯均能成功沉积到膜的表面,且碳纳米管电极层更均匀致密,与铂层结合更紧密。驱动性能测试结果表明:碳纳米管修饰的IPMC致动性能优异,3.0V电压下最大输出位移为13.90mm,最大输出力为15.72mN,分别是同等条件下铂型IPMC的94%和77%,而石墨烯型IPMC最大输出位移和输出力分别是铂型IPMC的51%和40%。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶和介电行为

采用熔融共混制备了聚丙烯/碳纳米管复合材料(PP/MWCNTs)。利用场发射扫描电镜(FESEM)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)及宽频介电仪(BDS)对复合体系的形态、非等温结晶行为、结晶结构以及介电行为进行了研究。结果表明,碳纳米管均匀分散于聚丙烯基体中,二者界面结合紧密;极少量碳纳米管的加入即对聚丙烯的结晶起显著的异相成核作用,促进聚丙烯α晶型的形成;此外,复合体系在导电逾渗阀值附近介电松弛行为显著加强。     

定向碳纳米管薄膜的制备研究

采用化学气相沉积法制备了定向碳纳米管薄膜,研究了向反应室载入水、氨水对定向碳纳米管薄膜的影响,并用SEM、TEM、XRD对碳纳米管进行了表征。结果表明：向反应室载入水的量增大,定向碳纳米管的长度先增加后减小。载入水的氩气流量为400ml／min,定向碳纳米管的长度1750μm;向反应室载入氨水,得到疏密相间排列的定向碳纳米管薄膜,氨水量增加,定向碳纳米管薄膜的厚度减小。     

化学气相沉积法制备大面积定向碳纳米管

以二茂铁、二甲苯、氩气分别为催化剂先驱体、碳源、载气,直径100mm的刚玉管为反应室,石英玻璃为基底,催化热解制备定向碳纳米管.在50 min内,获得长600μm的定向碳纳米管阵列.SEM和TEM研究表明:二茂铁的二甲苯溶液导入反应室的入口温度控制在大约300℃时,能得到定向碳纳米管阵列;当载气流量从500ml/min增加到2000ml/min时,CNTs生长速度加快,长度增加;间歇地滴入二茂铁和二甲苯混合物,可能得到多层碳纳米管薄膜.     

分散剂CTAB对碳纳米管悬浮液分散性能的影响

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂, 制备了分散性能良好的碳纳米管悬浮液. 通过测定等温吸附曲线和悬浮液的Zeta电位, 研究了CTAB对碳纳米管表面性质的影响. 结果表明, CTAB的加入使Zeta电位由-29mV变为65mV左右; 等温吸附曲线表明,CTAB在碳纳米管表面为“两阶段吸附”, CTAB浓度为9×10^-4 mol·L^-1时, 在碳纳米管表面达到饱和吸附. 通过悬浮碳纳米管浓度测定确定了所需最佳CTAB的用量为9×10^-4 mol·L^-1左右, 同时对CTAB的吸附分散机理进行了分析和讨论.     

基于遗传算法的介电梯度碳纳米管/环氧树脂吸波材料优化设计

将碳纳米管吸波剂超声分散到环氧树脂中,制备了碳纳米管/环氧树脂吸波材料。采用同轴法测试了2%、5%、9%(质量分数)碳纳米管/环氧树脂吸波材料电磁参数。随碳纳米管含量的增加,吸波材料的复介电常数不断增大。遗传算法优化设计的介电梯度碳纳米管/环氧树脂吸波材料最优结构为双层5%、9%(质量分数)碳纳米管/环氧树脂复合材料,其厚度分别为0.5146、1.3255mm,多层吸波材料反射率-5dB频带宽最大,为8.48GHz。     

碳纳米管

概述了碳纳米材料的发展及它们的性能和应用,同时介绍了一些比较成熟的制备纳米材料的技术。在此基础上分析了碳纳米管的形成过程和碳纳米管的微观结构,以及碳纳米管制备工艺对微观结构的影响。     

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.     

采用局部加热法选择性制备碳纳米管和纳米金刚石晶体

通过局部加热系统中的化学气相沉积法（chemical vapor deposition,CVD）实现了碳纳米管（carbon nanotube,CNT）和金刚石晶体的选择性生长加热系统只加热硅衬底而对反应过程及担载气体没有加热作用．在衬底温度为700℃时,没有生成CNT或明显的金刚石颗粒当温度升到740℃时,仍没有CNT生成,但是在模样化的铁膜上生成许多尺寸为几十纳米的金刚石颗粒温度为770℃时,在铁膜的中央部位生成许多尺寸为几十到几百纳米的金刚石颗粒,而在铁膜的边缘部位可同时观测到一些CNT的生成．当温度达到850℃时,CNT的生长区域扩大而纳米金刚石的平均尺寸和生成密度减小.在910℃的高温下,生成了大量的CNT,其平均直径为20nm,和通常的热CVD法生成的cNT相同在较低的衬底温度下,表面催化反应占主导地位而可能诱导具有sp^3结构的纳米金刚石的生成随着衬底温度的增加,围绕在衬底周围的气体被加热,在达到其气相自聚合温度后形成不饱和碳氢链,这些生成的碳氢链在sp^2结构CNT的生成中起到了重要的作用．     

碳纳米管合成技术的发展及应用前景

介绍了催化热分解含碳化合物合成碳纳米管的技术。比较了基板法和流动催化法的优缺点以及它们的发展前景，并简单地介绍了碳纳米管的应用领域。     

纳米碳管的研究发展概况

从材料学的角度简要地介绍了新型纳米材料──纳米碳等的发现、结构、制各方法、性能以及在物理学、化学、材料学等领域的可能应用。     

多壁碳纳米管对鲤鱼各组织SOD酶活性的影响

应用浸浴法研究多壁碳纳米管（MWCNTs）对鲤鱼（cyprinl Jscarpioio）腮、肝、肾和脑中超氧化物歧化酶（SOD）的影响,结果显示：低浓度（0．1,lmg·L^-1）处理组暴露后3d,腮和肝中的SOD活性显著高于对照组（p〈0．01）,肾和脑中SOD活性与对照组无显著差异（p〉0．05）。随着暴露时间延长,各组活性降低,至9d,肝和肾中SOD活性显著低于对照组（p〈0．05）,腮和脑中SOD活性与对照组无显著差异（p〉0．05）。高浓度（10mg·L^-1）处理组,整个暴露期间,肝中SOD的活性显著低于对照组（p〈0．01）,脑中SOD的活性与对照组无显著差异（p〉0．05）,腮和肾中SOD活性在暴露后3d,与对照组无显著差异（p〉0．05）,暴露后6d、9d,活性显著低于对照组（p〈0．05）。提示：MWCNTs对鲤鱼各组织中SOD酶活性的影响有时间和浓度依赖性。     

碳纳米管及碳纳米管纤维的性能与应用

碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状壳层结构。扼要介绍了碳纳米管、碳纳米管纤维的合成方法及近几年来国内外制备的各种碳纳米管产品。碳纳米管、碳纳米管纤维由于其优良的力学、电学特性可以制成气体吸附体、生物模板、传动装置、增强复合体、催化剂载体、探测器、传感器、纳米反应器等产品，在航空、能源、医药、化学等技术领域广泛应用。     

碳纳米管的特性及应用

介绍了巴基球及碳纳米管的发现和历史 ,重点介绍了碳纳米管的基本性能和晶体结构 ,描述了碳纳米管电传导和热传导的机理。文中还介绍了碳纳米管的主要生产方法和各自的优点。根据全球碳纳米管应用研究的方向 ,对碳纳米管的应用领域进行了探讨 ,展望了碳纳米管的应用前景及商业开发价值     

单壁碳纳米管在基底表面的离散生长

通过旋涂硝酸铁异丙醇溶液于P型硅表面以获得均匀分布的催化剂颗粒,以CH4为反应气体采用CVD方法即可在P型硅表面均匀生长单壁碳纳米管,并且部分碳纳米管呈直立状.研究了催化剂浓度、生长基底、反应温度对单壁碳纳米管表面生长情况的影响.研究表明,催化剂浓度升高或采用二氧化硅替代P型硅为生长基底时,都会导致单壁碳纳米管生长的密度加大,而碳纳米管长度变短且更易贴附基底表面生长;随反应温度的提高碳纳米管的生长效率降低,并使得碳纳米管更易贴附基底表面生长.采用此方法制备的生长有直立碳纳米管的硅片作为扫描基底,在原子力显微镜敲击模式下利用拾取法成功制备了碳纳米管原子力显微镜针尖.