碳纳米管薄膜

摘要： 碳纳米管(CNT)具有优异的电学性能,为了更好地将其应用于纺织品加热领域,采用加捻CNT薄膜的方法制备膜卷纱,并通过预喷涂导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)溶液的方式进一步优化CNT膜卷纱的电热性能;随后分析PEDOT∶PSS喷涂浓度对CNT薄膜及其膜卷纱的结构和导电性能的影响,以及施加不同电压条件下CNT薄膜及其膜卷纱的温度变化。结果表明:随着PEDOT∶PSS质量分数从0.01%增加至1.4%,所喷涂的CNT薄膜电导率由344.2 S/cm逐渐增大至668.9 S/cm;当PEDOT∶PSS质量分数为0.07%时,所制备的CNT复合膜卷纱具有优异的电热性能,当在其两端施加电压时,温度可到达214°C,响应时间为5 s,发热温度是其未加捻薄膜的1.6倍,具有较好的应用潜力和开发价值。

摘要： 近年来,仿生冷凝微滴自驱离(CMDSP)功能表面引起了人们的广泛关注,这是一种在潮湿具有冷凝温度的条件下,表面自主凝结液滴并能够发生自去除的新型表面,与传统的由重力驱动的宏观水滴的脱落或弹跳的超疏水表面不同,这种新型表面可以通过聚结释放多余的表面能,使小型冷凝微滴在跳跃过程中自行移动,这种跳跃现象不需要其他的力,如重力或剪切力等。目前,研究较多的具有CMDSP功能的表面多采用金属或半导体材料作衬底,在柔性衬底上制备具有CMDSP功能的表面还处在起步阶段。作者研究了在柔性碳纳米管薄膜(CNTF)上原位生长紧密排列的氧化锌(ZnO)纳米针阵列结构,并通过对纳米结构几何尺寸的优化来实现最佳的CMDSP特性。实验结果表明,减小纳米针结构的间距可以减小冷凝微滴的直径,提高冷凝微滴成核密度,有利于提高冷凝微滴自驱离的频率;相反,增大纳米针的尖端直径和高度可以增大微滴弹离直径,不利于CMDSP功能的实现。

摘要： 碳纳米管(carbon nanotube,CNT)薄膜具有优异的比强度和比韧性,同时具有优良的导电性和储能特性,在人工肌肉、电子屏蔽及冲击防护等领域都具有广泛的应用前景。然而,目前相关研究主要集中在CNT薄膜的准静态力学性能,其抗冲击力学性能方面的研究尚欠缺。通过实验研究CNT薄膜在中、低速压入穿透下的力学行为,结合数值模拟分析发现:直径为1 mm的钢珠穿透单层CNT薄膜的临界穿透速度约为25 m/s,最大吸能对应的速度约为30 m/s;双层CNT薄膜的临界穿透速度约为40 m/s,最大吸能对应的速度约为60 m/s。与冲击破坏孔洞相比,准静态下CNT薄膜的破坏孔洞边缘更薄,拉伸变形更明显。通过水、润滑油、高真空润滑脂等中间界面改性,可以提升双层CNT薄膜的抗冲击力学性能和吸能效果。研究结果有助于更好地理解CNT薄膜的吸能机理,为防护结构设计提供参考。

摘要： 对新型化学气相沉积法(CVD法)制备的碳纳米管薄膜(CNTF)的相结构和微观形貌进行了表征。根据CNTF内的碳纳米管杂乱交错,排列无规则,但孔隙率较高的微观结构特点,提出了基于这种CNTF的飞机电热防除冰系统的设计方案及其制备工艺流程。该方案采用了CNTF和环氧树脂等轻质材料,对样件制备工艺进行了探讨和优化。通过电发热特性测试及防除冰功能测试对此种新型电热防除冰系统样件的电热性能进行了研究。试验结果表明,此种新型电热防除冰系统结构简单,质量小,易于与飞机铝合金蒙皮相结合,有利于减小飞机空重,降低飞行成本;在电热过程中获得的有效平均温度为47°C,可有效地加快冰层融化,在实际应用中具有良好的前景。

摘要： 通过硫醇-烯烃点击反应制备了巯基功能化碳纳米管(CNT)薄膜,使其对稀土元素(REEs)具有高回收率、可循环吸附/脱附的能力.研究了巯基化合物功能化薄膜的种类、吸附液的pH值、蠕动泵流速和洗脱液浓度等因素对REEs回收率的影响规律.结果表明:当吸附液的pH为7.0、泵速为0.2 mL·min^(-1)和HNO_(3)洗脱液浓度为1.0 mol·L^(-1)的萃取条件下,六氢均三嗪巯基化合物功能化的CNT薄膜(NCNT-3)对15种REEs具有良好的循环吸附/脱附性能,循环吸附5次后仍然具有较高的回收率.扫描电子显微镜(SEM)、比表面与孔径分布测试仪(BET)和接触角等研究证实了REEs的高回收率源于碳纳米管薄膜上巯基、羟基和羧基的引入提高了表面浸润性和吸附性能.

摘要： 针对航天器遭受空间碎片和微流星体撞击的问题,对蜂窝夹层结构的超高速撞击损伤监测进行研究。提出将碳纳米管薄膜共固化在蜂窝夹层结构面板表面使之具有自感应能力,结合电学成像技术对超高速撞击造成的损伤进行监测和识别。采用二级轻气炮对自感应蜂窝夹层结构进行了超高速撞击,在撞击前后分别向感应层注入微小的激励电流,根据边界电压变化重建损伤引起的电导率变化图像,从而提供有关撞击和损伤的信息。试验结果表明,基于碳纳米管薄膜的感应层性能良好,重建的电导率变化图像能够较好地反映损伤个数、位置和近似尺寸,验证了所提出技术方法的有效性,为航天器结构超高速撞击监测提供了一种新的技术手段。

摘要： 分别将层间预埋碳纳米管薄膜(CNTF)和碳黑薄膜的GFRP层合板进行低温循环(-58°C~室温)处理,之后进行悬臂梁弯曲试验。通过观察微观图像、分析载荷-位移曲线和对比弯曲极限载荷,研究GFRP层合板低温循环后两种薄膜对GFRP层合板弯曲性能的影响和增强机理。试验结果表明:CNTF对层合板的增强作用最明显,并且受低温循环影响最小;碳黑薄膜也有一定增强作用,但略弱于CNTF。

摘要： 近年来复合材料以其优异性能而被广泛应用于航空结构中,但复合材料的整体导电性较低,遭受雷击容易造成严重损伤,威胁结构安全。本文提出将碳纳米管薄膜与复合材料结构共固化形成导电表层,对雷击进行防护。为验证碳纳米管薄膜表层的防护效果,制备了碳纳米管薄膜表层防护的复合材料蜂窝夹芯壁板试验件,施加不同峰值的模拟雷击电流,使用高速摄像机记录其雷击过程,并通过目视和CT扫描对其损伤进行检测。结果表明:不同雷电流峰值情况下,雷电流峰值越大,试验件的表层损伤面积和内部分层损伤长度也越大;相同雷电流峰值情况下,含碳纳米管薄膜防护试验件的表层损伤面积和内部分层损伤长度明显减小,由此可以得知碳纳米管薄膜表层对复合材料蜂窝夹芯壁板的雷击损伤具有较好的防护效果。

摘要： 为了研究电加热手套在极端寒冷环境下抵御寒冷的功能,研制了以金属纤维线和碳纳米管薄膜为加热材料并能抵抗极端寒冷的电热防护手套.采用红外热像仪对电热防护手套进行电热升温实验;并在-30°C的极端寒冷环境中进行螺丝螺母装配作业的人体工效实验,并记录人体主观热感受和疼痛感受.结果表明:金属纤维线电热防护手套和碳纳米管薄膜电热防护手套均具有良好的加热性能,在室温环境60 s能够加热至设计最高温度;在-30°C的极端寒冷环境下,2种电热防护手套均能在规定时间内增加螺丝螺母的装配数量,即工效提高;综合热感受和疼痛感受的主观评价,电热防护手套抵御寒冷的作用是显著的.

摘要： 近年来,复合材料胶接修补技术被广泛应用于金属损伤结构,但传统补片固化工艺有着成本高、能耗大及成型时间长等问题.针对该问题,本文提出将碳纳米管薄膜作为加热元件与复合材料预浸料补片进行集成,通过电加热固化达到修补损伤结构的目的.进行了试验研究,分别采用碳纳米管薄膜电加热和传统烘箱加热的方法固化复合材料补片修补含裂纹铝合金板,对比不同固化方法下所需能耗和成型时间,并进行力学性能测试,评估胶接修补的效果.结果表明:碳纳米管薄膜电加热固化技术是一种节能高效的方法,可以显著降低能耗和材料成型时间;同时碳纳米管薄膜电加热固化修补的试件承载力与烘箱固化修补的试件基本一致,可以达到预期的修补效果,为金属结构低能耗、低成本胶接修补技术提供了一种新的思路.

摘要： 为了开发低成本、低能耗和高效率非热压罐复合材料固化成型技术,本研究中利用浮动催化化学气相沉积法制备了碳纳米管薄膜并将其用于玻璃纤维增强树脂基复合材料的电加热固化.通过对碳纳米管薄膜进行结构和电热性能分析,结果表明薄膜为微观多孔性材料,且具有优异的电热性能和稳定性.与传统烘箱加热固化方式相比,碳纳米管薄膜电加热固化技术可将能耗和成型时间分别降低83.7％和28.9％,较为节能高效.力学性能测试表明该技术制备的复合材料具有与烘箱固化复合材料相似的固化度和拉伸力学性能.

摘要： 作为薄层状的网络结构,碳纳米管薄膜在其应用中极易发生面外弯曲.因而深入了解网络弯曲的机理并预测其弯曲刚度十分重要.基于能量法和有限元分析,本文研究了碳纳米管薄膜的弯曲刚度.研究发现碳纳米管薄膜的弯曲由面外变形和面内变形两种模式组成.此外,本文还揭示了网络是否能承受弯曲载荷的临界点——弯曲刚度阈值.不同于面内刚度阈值,该阈值和导电阈值相同.弯曲刚度由弯曲刚度阈值和两个面内刚度阈值分为四个阶段,并可表示为一个简单分段解析式.本文的方法和结论还可以扩展到其他纳米管/线的网络材料中.

摘要： 以超顺排碳纳米管阵列为原料,采用喷纺-卷绕法制备出碳纳米管薄膜.通过控制卷绕线速度、薄膜厚度等卷绕工艺参数,对碳纳米管薄膜的力学性能进行调节,并研究了上述两个卷绕工艺参数对于碳纳米管薄膜的力学性能的影响.结果表明,碳纳米管薄膜的拉伸强度和模量随卷绕线速度和薄膜厚度的增加均有先提高后降低的趋势,因此在卷绕薄膜时,应当选择合适的线速度和薄膜厚度,并尽量提高薄膜密度,才能得到均匀堆叠、优势取向的碳纳米管薄膜.

摘要： 采用刮涂法制备碳纳米管(CNT)薄膜,以铜离子(Cu2+)为例,研究了其吸附去除重金属离子的行为.结果表明,碳纳米管薄膜吸附CU2+满足Langmuir等温吸附;278 K时符合准二级动力学模型,而在298 K和318 K时符合准一级动力学模型;在298 K时CNT薄膜吸附Cu2+的最大吸附量为4.14 mg/g.在应用层面,设计了一套基于该CNT薄膜的水处理器件.

摘要： 可穿戴器件是未来电子设备的重要发展趋势.近年来,随着电子皮肤、柔性手机等概念的相继提出和研究的不断深入,新型(如柔性,可拉伸,可弯折等)能量储存和供给单元以及与生物体具有兼容性的应变传感器迅速被人们重视.碳纳米管具有准一维特性和优良的导电、导热和力学性质,其宏观聚集体(薄膜、纤维)天然地具有轻质、柔性、可拉伸、可弯折的性能,是制备可穿戴功能器件的理想材料.作为可拉伸电子系统的重要组成部分，新型可拉伸能量储存和供给单元日益被人们所重视。超级电容器具有结构简单、功率密度高、循环性能好的特点，成为近年来可拉伸储能器件领域的研究重点和热点之一。特别是当今许多功能电子器件已成功实现了面内全方向的拉伸能力，为了构筑全可拉伸的电子系统，柔性可拉伸能力已成为评价新型功能化超级电容器的一项重要指标。然而，虽然可拉伸电容器己实现了超过100%的拉伸能力，但是受限于电极材料的选择和器件结构的设计，现有的器件大多仅能沿某一特定方向进行拉伸，尚不能完全满足皮肤电子学及可穿戴电子学全向可拉伸的要求。

摘要： 采用酞菁铁高温热解方法分别在块体铜基底和化学镀铜硅基底上生长了碳纳米管薄膜(Cu-CNTs和Si/Cu-CNTs),并在20GW脉冲功率源系统中采用二极结构对其强流脉冲发射特性进行了研究.研究结果表明:在相同峰值为15.5V/μm的脉冲电场下,阴极的峰值发射电流从Si/Cu-CNTs的5.27KA提高到Cu-CNTs的5.56KA,Cu-CNTs的发射电流比Si/Cu-CNTs提高了5.5％.随脉冲电场峰值的增大,阴极的发射电流峰值呈线性增加,在27.6V/μm的脉冲电场下,阴极的峰值发射电流从Si/Cu-CNTs的14.1KA提高到Cu-CNTs的14.4KA,各种场强下Cu-CNTs的发射电流均比Si/Cu-CNTs有所提高。

摘要： 采用低压氨等离子体工艺对碳纳米管 (CNTs) 薄膜进行表面修饰处理，研究了处理时间对改性效果的影响。并用热压工艺制备了CNTs 薄膜/双马来酰亚胺(BMI) 复合材料。扫描电镜(SEM) 结果表明 CNTs 薄膜的主要结构在等离子体处理过程中并没有受到明显破坏，拉曼光谱(Raman) 分析等离子体处理后 CNTs 中sp3 杂化C 含量增加，反映了官能团共价结合到CNTs 上，X 射线光电子能谱(XPS) 测试表明CNTs 表面接枝了羟基和胺基等活性基团。纳米压痕测试表明等离子体处理2min的CNTs 薄膜纳米复合材料模量相比基体提高了95%，相比未处理的薄膜提高了12%。材料的能量耗散能力在等离子体处理之后有所改善。

摘要： 本文采用UMT-2微摩擦磨损实验机研究了室温下空气中Si基底上初始多壁碳纳米管沉积膜、混酸改性处理后多壁碳纳米管的沉积膜的摩擦学性能。结果表明混酸改性后碳纳米管沉积膜的质量较好,杂质较少。钢球与两种薄膜之间的摩擦系数分别为0.18～0.23、0.25～0.32,成膜质量较差的初始多壁碳纳米管沉积膜的摩擦性能更好。造成这一现象的原因是混酸处理过程使碳纳米管表面羟基化并增加了碳纳米管的缺陷,表面悬键数最增加,滑动剪切过程中悬键的断裂增大了摩擦力。可以预见导致较少悬键缺陷的化学处理方式将有利于碳纳米管摩擦学性能的充分发挥。

摘要： 利用真空过滤技术获得分布均匀、层叠分布的碳纳米管薄膜，以高分子材料为基底利用转移技术实现了碳纳米管薄膜的有效转移，所获得的碳纳米管复合材料可用于人体呼吸测量，根据热电效应可通过测量电流的大小和变化获得人体呼吸强度和频率的数据。统计结果为男性平均呼吸频率和强度分别为16.4次/分钟和1.122 uA，女性平均呼吸频率和强度分别为18.5次分钟和0.904 uA。试验结果表明男性呼吸频率低于女性，呼吸强度高于女性。

摘要： 宏观碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)薄膜的成功制备是发展有机热电材料的一个重要方向.由于CNT薄膜厚度仅为200nm且多孔、粗糙度大,对其热学特性表征极为困难.本文提出应用3ω技术测量由单壁(Single-walled,SW)CNT薄膜卷曲成的宏观纤维的热导率和热扩散率,讨论了卷曲层数对结果的影响及估算薄膜面向热导率和热扩散率的思路.所研究的两个SWCNT薄膜的面向热导率为3.4W/(m·K)和2.0W/(m·K),热扩散率为24mm2/s和21mm2/s.结果表明SWCNT薄膜将为发展低成本有机热电材料领域做出贡献.

摘要： 这里公开了一种非常容易、彻底地破坏金属性碳纳米管的方法。所述方法包括：以能量束(例如激光)照射半导电碳纳米管和金属性碳纳米管地混合体，由此有选择地破坏金属性碳纳米管或半导电碳纳米管。其中，所述能量束具有被金属性碳纳米管或半导电碳纳米管谐振吸收的能量成分。

摘要： 本发明公开了一种碳纳米管复合薄膜的制备方法，首先通过儿茶酚胺在弱碱性条件下的氧化自聚合反应在碳纳米管表面引入酚羟基、醌基等官能团，实现对碳纳米管的表面改性，再以带有氨基或巯基的水溶性聚合物为原料，在席夫碱（Schiff base）或迈克尔加成（Michael Addition）反应形成的化学键作用下实现层层自组装，得到了碳纳米管复合薄膜。本方法的反应条件温和、绿色环保、简单易行，适合于工业化生产。本方法制备得到的碳纳米管复合薄膜具有良好的热学和化学稳定性、韧性、机械强度及透明性。

摘要： 实现一种在抑制端部屑混入的同时，更均匀地拉出碳纳米管网的方法。该碳纳米管网的拉出方法，在碳纳米管阵列(1)与碳纳米管网(10)的边界区域的两端部的两外侧，设置有与碳纳米管阵列(1)接触的接触部件(20A)的状态下，从碳纳米管阵列(1)拉出碳纳米管网(10)。

摘要： 这里公开了一种非常容易、彻底地破坏金属性碳纳米管的方法。所述方法包括：以能量束(例如激光)照射半导电碳纳米管和金属性碳纳米管地混合体，由此有选择地破坏金属性碳纳米管或半导电碳纳米管。其中，所述能量束具有被金属性碳纳米管或半导电碳纳米管谐振吸收的能量成分。

摘要： 一种碳纳米管的制造方法，包括：通过将含碳气体供给至浮游状态的催化剂粒子，从而使碳纳米管从所述催化剂粒子开始生长的生长工序；以及通过对浮游状态的所述碳纳米管施加拉伸力，从而使所述碳纳米管伸长的伸长工序。

摘要： 一种碳纳米管的制造方法，包括：产生含有催化剂粒子和液体状碳源的雾气的雾气产生工序；以及通过加热所述雾气，从而使碳纳米管从所述催化剂粒子开始生长的生长工序。

摘要： 本发明公开了一种碳纳米管复合薄膜的制备方法，首先通过儿茶酚胺在弱碱性条件下的氧化自聚合反应在碳纳米管表面引入酚羟基、醌基等官能团，实现对碳纳米管的表面改性，再以带有氨基或巯基的水溶性聚合物为原料，在席夫碱（Schiff base）或迈克尔加成（Michael Addition）反应形成的化学键作用下实现层层自组装，得到了碳纳米管复合薄膜。本方法的反应条件温和、绿色环保、简单易行，适合于工业化生产。本方法制备得到的碳纳米管复合薄膜具有良好的热学和化学稳定性、韧性、机械强度及透明性。

摘要： 所述碳纳米管复合体集合线是包括多个碳纳米管复合体的碳纳米管复合体集合线，其中多个碳纳米管复合体各自包括一个碳纳米管和被覆各碳纳米管的包含无定形碳的层，碳纳米管的D/G比不超过0.1，D/G比是波长为532nm的拉曼光谱分析中D带的峰强度与G带的峰强度之比。多个碳纳米管复合体各自呈纤维状并且直径为0.1μm至50μm，并且多个碳纳米管复合体沿碳纳米管复合体集合线的纵向方向取向。

摘要： 本发明涉及一种碳纳米管薄膜板的制造方法及碳纳米管薄膜板。该碳纳米管薄膜板的制造方法包括如下步骤：制备第一碳纳米管薄膜及第二碳纳米管薄膜；及将该第一碳纳米管薄膜及该第二碳纳米管薄膜相邻设置于一基底的第一表面上。通过上述方法可以获得较大尺寸的碳纳米管薄膜板。

摘要： 一种碳纳米管薄膜制造设备，用于从碳纳米管阵列中制得连续均匀的碳纳米管薄膜。该设备包括切割装置、牵引装置和连接装置。其中，切割装置用于在碳纳米管阵列边缘处切割出牵引头,并进一步牵引出连续的碳纳米管薄膜；牵引装置，用于牵引所述切割装置，以制得碳纳米管薄膜；连接装置，用于连接所述切割装置和牵引装置。本发明的碳纳米管薄膜制造设备采用了具有刀刃的刀片切割碳纳米管阵列，以得到牵引碳纳米管薄膜的牵引头，刀片与碳纳米管间充分接触，连接可靠，可以连续均匀的制得碳纳米管薄膜。