碳纳米管阵列

摘要： 以不同长径比和比表面积的五种碳纳米管(CNT)与聚碳酸酯(PC)复合,制备导电塑料,观察CNT在PC中的分散情况。发现CNT的长径比越大,导电塑料的体积电阻率越小,加工难度越大,单壁碳纳米管(SWCNT)长径比过大,在PC中更容易缠绕团聚,导电塑料的体积电阻率反而上升;在PC中添加不同质量分数的多壁碳纳米管阵列(A-MWCNT),发现A-MWCNT质量分数为1%时,导电塑料的体积电阻率为16.0Ω·cm,导电性能远超导电炭黑,其添加量越多,体积电阻率越小,但导电塑料越难加工,当添加质量分数为15%时,体积电阻率下降已不明显;将A-MWCNT与PC复合制备A-MWCNT导电塑料母粒,利用导电塑料母粒与PC复合制备A-MWCNT质量分数为1%的PC导电塑料,与直接混合制备的A-MWCNT质量分数为1%的导电塑料相比,其体积电阻率下降48.5%,平衡扭矩下降25%,力学性能损失较少。

摘要： 为实现金属铝换热器表面的滴状冷凝以提高其传热效率和能源利用率,通过化学气相沉积法在金属铝表面直接生长得到具有高导热系数的垂直定向碳纳米管阵列超疏水结构,其高度和直径分别为7μm和30 nm.采用正交试验法探究反应温度、反应时间、催化剂质量浓度以及溶液注射速率4个因素对疏水角大小的影响程度.结果表明:催化剂质量浓度和溶液注射速率对样品表面疏水性能的影响程度较大,反应温度和反应时间对样品表面疏水性能的影响程度较小,可以通过改变催化剂质量浓度和溶液注射速率进一步对样品接触角大小进行调控,得到理想疏水效果的铝基超疏水结构.

摘要： 碳纳米管具有高机械柔韧性和高热导率,利用碳纳米管阵列作为热界面材料、微通道冷却器等显著提高电子器件的散热能力.本文通过非平衡态分子动力学模拟,研究碳纳米管阵列在二氧化硅基底上热传输特性的变化.结果表明,模型随着x方向长度的增大,热导率相应增大;随着碳纳米管的高度增大,模型热导率相应增大.

摘要： 碳纳米管具有高机械柔韧性和高热导率,利用碳纳米管阵列作为热界面材料、微通道冷却器等显著提高电子器件的散热能力。本文通过非平衡态分子动力学模拟,研究碳纳米管阵列在二氧化硅基底上热传输特性的变化。结果表明,模型随着x方向长度的增大,热导率相应增大;随着碳纳米管的高度增大,模型热导率相应增大。

摘要： 生物进化赋予了壁虎在各种表面上出色的黏附运动能力.受壁虎脚掌的微/纳黏附结构启发研制的仿生黏附材料,其黏附强度已优于壁虎.但壁虎脚掌的其他综合性能,如自清洁性、黏附可控性、可重复性等,仿生黏附材料还不具备,或者差距很大.本文对壁虎脚掌的黏附机制进行了深入分析,为提升仿生黏附材料性能指出方向.近期研究表明,壁虎黏附过程存在接触/摩擦电现象.通过对接触/摩擦电和黏附力的同步测定,发现壁虎黏附性能得益于范德华力并受静电力作用的影响.这一新的作用机制有助于理解仿生黏附材料性能局限的机理,指导其黏附性能的改进.在对不同材料接触电效应的研究中,静电作用对材料间相互作用力的影响也越来越多地被发现并量化分析,这些研究成果为仿生黏附材料黏附过程中静电作用的量化分析奠定了理论基础.碳纳米管仿生黏附材料具有优异的力学、电学性质,其接触电效应已得到验证并进行多样化的应用研究,这些研究成果为分析静电作用对碳纳米管仿生黏附材料的影响规律提供实验参考.此外,基于接触电能量转换特性的纳米摩擦发电机(TENG)已成功应用于能量收集,TENG的快速发展为研究接触电的原理和特性提供了实验平台.本文首先对壁虎黏附机制的近期研究进行梳理,总结范德华力、静电力等作用机制对壁虎黏附的影响规律;结合接触电的近期研究进展,总结静电作用对黏附力的影响规律;系统归纳碳纳米管的黏附性能和接触电现象的研究结果,讨论接触电效应对碳纳米管仿生黏附材料黏附性能的影响;最后结合相关的研究,建立初步模型分析静电作用对碳纳米管仿生黏附材料黏附力的影响.本文期望从静电作用的角度出发,为仿生黏附材料的性能优化提供新的研究思路.

摘要： 在纳米受限空间中,高分子往往会表现出与本体状态不同的性质,如异常的链段运动特性及晶相间转变行为等,这些性质对于研究和开发新型高分子材料具有重要的意义,因此针对受限环境下高分子的物理化学特性研究也一直是高分子界关注的焦点.本文通过化学气相沉积法制备垂直取向排列的多壁碳纳米管阵列,借助溶剂润湿–收缩法获得规整的高密度阵列结构,其取向排列的碳纳米管间隙形成了准一维的纳米受限空间,尺寸在5—50 nm尺度下可调.进一步将共轭高分子聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)(PFO)填充到碳管间隙的纳米空间中,制备PFO与取向多壁碳纳米管阵列复合膜.结果发现在碳纳米管形成的纳米受限空间中,PFO的链段热运动行为与本征态PFO薄膜相比受到了明显的抑制,不同晶型间转变速度大大减缓,提高了β构象的热稳定性,同时取向排列的碳纳米管对PFO分子链取向排列分布具有明显的诱导作用,有利于获得高性能的PFO晶体.这种高密度取向排列的碳纳米管阵列结构未来可以用于制备优良发光性能及高稳定性的PFO光电器件.

摘要： 为了探究碳纳米管阵列在防结霜领域的应用前景,采用化学气相沉积法在不锈钢基底上制备了碳纳米管阵列疏水涂层,研究了制备参数(生长温度、生长时间和催化剂浓度)对碳纳米管阵列疏水性能和防结霜性能的影响.结果表明:生长温度和时间对碳纳米管阵列的疏水性能影响较小,催化剂浓度对疏水性能的影响较大.经碳纳米管阵列疏水改性后的不锈钢表面的结露时间、结霜时间均较原始不锈钢表面延长,结霜量也大幅度减少.本研究表明碳纳米管阵列可大程度上延缓结霜现象,证明了碳纳米管阵列在防霜方面的优异效果.

摘要： 针对空间微重力条件下固体间稳定黏附的技术需求,基于范德华力黏附作用机制的仿生黏附材料有望在空间环境中展现稳定黏附性能.通过模板法和化学气相沉积法制备出具有仿壁虎刚毛纤维阵列结构的聚乙烯基硅氧烷(PVS)高分子聚合物及垂直定向排列碳纳米管阵列(VACNT)仿生黏附材料,再由扫描电子显微镜、黏附-脱附行为测试平台对仿生黏附材料的微观结构及黏附行为进行了测试,并对种子、粮食颗粒及常用零部件的黏附固定效果进行了初步考察.结果表明,仿生黏附材料具有微纳米级刚毛结构.PVS具有稳定的可重复黏附特性,其法向黏附性能优于切向黏附性能,与蘑菇状顶端在黏附中发挥主要作用有关.而VACNT具有稳定的切向可重复黏附特性,其切向黏附性能优于法向黏附性能,是由VACNT黏附主要依靠侧面接触决定.VACNT和PVS对不同品种的生菜种子和粮食颗粒均能产生有效黏附固定,PVS还能够对空间站常用到的零部件进行稳定固定.

摘要： 选择导电碳纸为基底,在碳纸一侧的表面均匀涂覆一层含有催化剂前驱体的炭黑层.以二茂铁为催化剂前驱体,二甲苯为碳源,乙二胺为氮源,采用化学气相沉积(CVD)法在炭黑层/导电碳纸基底上直接生长定向排列的氮掺杂碳纳米管阵列.通过使用扫描电子显微镜(SEM)考察了不同的反应温度,反应混合气体的载气比例、碳原子与氮原子的原子比(碳氮比)以及催化剂的浓度等工艺参数对氮掺杂碳纳米管阵列微观形貌的影响.研究表明:当反应温度为850°C,反应混合气体的载气比例为Ar∶H2=7∶1,碳氮比为20∶1,催化剂浓度为0.05g/mL时能够获得定向生长的氮掺杂碳纳米管阵列.在实验的基础上,初步探讨了炭黑层/导电碳纸基底上生长氮掺杂碳纳米管阵列的机理.

摘要： 碳纳米管阵列的润湿性质是将其应用于传热、表面化学等领域的关键特性.本文采用基于表面自由能最小化的数值方法,对处于丙三醇工质中不同形态的碳纳米管阵列进行了模拟.在分析理想情况下均匀排列的碳纳米管阵列疏密程度对气液面积、薄膜区域等关键润湿特性作用关系的基础上,研究了实际阵列中随机分布(偏移距离和位置)引起的润湿性变化规律,并讨论了工质本身属性即接触角的影响.

摘要： 利用化学气相沉积法,以乙烯为碳源,铁为催化剂,通过调节碳源气体的供给时间来控制碳纳米管阵列的生长过程,最终在负载有催化剂膜层的硅基底上生长出不同高度的碳纳米管阵列.经SEM、TEM、激光拉曼和紫外-可见-近红外分光光度计对其结构和特性进行了分析,结果表明,碳纳米管阵列在300nm-2000nm范围可以达到≤0.238％的超低反射率,不同结构和高度的碳纳米管阵列表现出不同的紫外-可见-近红外反射特性.

摘要： 对CVD-浮动辅助催化法生长的碳纳米管阵列进行预退火处理,并研究了不同的退火处理温度对碳纳米管的结构及性能影响,进一步复合硅酮树脂制备复合材料,研究退火处理对复合材料导热性能的影响.结果表明:预退火处理可以去除碳纳米管中的无定形碳和非晶碳,部分有缺陷不稳定的碳纳米管在氧化性的空气中也会被去除,表面碳纳米管的管端也同时会打开,增强了碳纳米管与复合材料的界面相容性,减小了内部界面热阻.复合材料的导热性能在预处理温度490°C,处理时间1h时为5.52W/(m·K),相比处理之前提高了34.49％,热界面阻抗相比处理前也降低25.65％.

摘要： 通过CVD-浮动辅助催化法在Si基底上制备了管径约为80nm、高度400～500μm的碳纳米管阵列膜，将其和环氧树脂进行复合，同时添加了二丁酯作为增韧剂，固化得到了环氧树脂复合碳纳米管阵列热界面材料。并测量了热界面材料的拉伸力学、导电、导热性能。结果表明：加入增韧剂提高了复合材料的拉伸延展性，当增韧剂的质量份额为20%时，其拉伸延展性最好；电导率随着增韧剂含量的增加而逐渐减小；当增韧剂的质量份额为10%时，导热系数为12.5W/mK，随着增韧剂含量的增加导热系数有所减小。

摘要： 竖直碳纳米管阵列在热界面材料领域有着巨大的应用潜力。本文针对碳纳米管阵列作为热界面材料而提出了一个计算其接触热阻的模型，该模型考虑了粗糙度、碳纳米管力学性能、纳米级点接触界面热阻以及微米级收缩热阻等因素。研究发现当压力达到一定值时主要热阻为纳米级点接触界面热阻。

摘要： 被称为第三代新型太阳能电池的染料敏化太阳能电池(DSC)具有广阔的研究和应用前景，并以其低成本、高效率、制作方法简单等优点受到越来越多研究者的关注。开发新型具有高催化活性、高抗腐蚀性的廉价对电极材料是进一步降低成本、促进规模化应用的关键。近来，我们将定向碳纳米管阵列广泛应用于DSC的对电极材料。电化学结果表明，三维结构的碳纳米管阵列电极在硫醇盐氧化还原电对(T2/T)电解质和多硫体系电解质中表现出了优于常规铂电极的催化活性，大大降低了电解质在对电极界面的电荷转移电阻，并获得了高于相同条件下铂电极的填充因子和短路电流密度[1，2]。研究了碳纳米管阵列的几何结构、缺陷浓度等因素对其催化活性的影响，结果表明不同缺陷形式显著改变碳管催化活性的活化能。这为适用于非碘体系电解质DSC和量子点敏化太阳能电池〔QDSC)的对电极材料的开发和设计提供了新颖的研究思路。

摘要： 本文通过化学气相沉积过程进行了碳纳米管阵列的制备，并考察了在该过程中添加弱氧化气氛CO2对碳纳米管阵列生长的影响。实验结果表明，生长过程中添加CO2可对热化学气相沉积过程制备的碳纳米管的结构（管径，壁数）进行控制；高温下氧化过程可消除制备过程中生成的热解炭，提高碳纳米管质量。高温下CO2氧化可进一步削弱碳纳米管阵列与基板的结合作用力，促进阵列与基板的分离，为大规模生产中阵列的批量分离提供了一种手段。

摘要： 本文利用有限元的方法进行了仿真模拟分析碳纳米管阵列平面突起结构阴极的表面电场分布以及电场强度,给出了平面突起阴极表面的场强分布曲线.结合F-N方程计算了在平面突起结构上碳纳米管阵列和平面碳纳米管阵列的电流密度,通过数值计算计算了总的场发射电流.结果表明,场发射电流随场强的变化非常大,平面突起结构碳纳米管阵列场发射电流与平面碳纳米管阵列发射电流相比,场发射能力得到极大的增强.

摘要： 本文采用化学气相沉积的方法制备出厚度为152um,317um和511um的三种碳纳米管阵列,并利用氢氟酸腐蚀二氧化硅的方法使所制备的碳纳米管阵列与生长硅基底分离,得到独立的碳纳米管阵列,将得到的独立碳纳米管阵列用作热界面材料制备了12种试样,然后采用激光闪射法(LFA457)对所制备的试样测量其导热性能;结果显示:两铜片直接接触的导热系数为1.168W/mK,整体热阻为684.93mm2K/W,独立碳纳米管阵列作为热界面材料时与两铜片直接接触相比可以使导热系数提高250.00％,达到5.368W/mK,热阻减少74.11％;采用导热硅脂、导热硅胶片作为绑定材料可以进一步提高碳纳米管阵列作为热界面材料的性能,与两铜片直接接触相比最高可以使导热系数提高535.83％,达到10.17W/mK,使热阻降低83.46％.同时,本文也得出结论:碳纳米管作为热界面材料时,其性能随厚度的增加而降低.

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： 本发明涉及一种碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列表面具有一分割线，该分割线将所述碳纳米管阵列分割成至少一个连续的碳纳米管带状结构。该碳纳米管带状结构的最大长度大于所述碳纳米管阵列的最大宽度，所述碳纳米管阵列的最大宽度为碳纳米管阵列中距离最大的两个点之间的距离。本发明还涉及一种利用所述碳纳米管阵列制备碳纳米管结构的方法。

摘要： 一种碳纳米管阵列生长装置，其包括一反应炉，该反应炉包括一进气口和一出气口；一石英舟设置于反应炉内；一生长碳纳米管用的基底设置于石英舟内，该基底一表面形成有一第一催化剂层，其中石英舟内进一步包括一第二催化剂粉末，该第二催化剂粉末靠近基底设置，且设置于沿反应气体流动方向基底位置的前方。一种多壁碳纳米管阵列的生长方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底的一表面沉积有一第一催化剂层；将上述基底设置于一石英舟内；设置一第二催化剂粉末于石英舟内，该第二催化剂粉末靠近基底设置，且设置于沿气体流动方向基底位置的前方；将上述石英舟置于一反应炉内；加热达到预定温度并通入碳源气以在基底上生长多壁碳纳米管阵列。

摘要： 本发明涉及一种改性碳纳米管阵列、碳纳米管纤维及其制备方法和应用。该改性碳纳米管阵列的制备方法包括如下步骤：在保护性气体氛围下，对形成有碳纳米管阵列的第一基底及形成有高分子聚合物的第二基底进行紫外光照射处理，以使高分子聚合物和碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，高分子聚合物为2‑恶唑啉类单体与含氮杂环类单体的共聚物，2‑恶唑啉类单体选自2‑乙烯基‑2‑恶唑啉及5‑甲基‑2‑乙烯基‑2‑恶唑啉中的至少一种，含氮杂环类单体选自N‑丙烯酰基吗啉及N‑乙烯基己内酰胺中的至少一种。上述制备方法制备的改性碳纳米管阵列能够用于制备密度较低的碳纳米管纤维。

摘要： 本发明涉及一种改性碳纳米管阵列、碳纳米管纤维及其制备方法和应用。该改性碳纳米管阵列的制备方法包括如下步骤：制备碳纳米管阵列；制备改性物，改性物为不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯的共聚物，所述不饱和二羧酸选自马来酸、二甲基马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种；及在保护性气体氛围下，对改性物和碳纳米管阵列进行紫外光照射处理以进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列。上述制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备耐磨性较高的布料。

摘要： 本发明公开了一种提升碳纳米管阵列‑碳纳米管膜柔性复合材料场发射性能的方法，属于纳米材料的制备和应用领域。包括以下制备工艺：(1)在碳纳米管膜上进行载能银离子轰击预处理；(2)用常规的热化学气相沉积法制备碳纳米管阵列并高温退火；(3)在微波等离子体系统中用氮、氢等离子体在室温下处理碳纳米管阵列。与现有技术相比，本方法所制备的氮掺杂碳纳米管阵列‑碳纳米管膜柔性复合材料具有极低的工作电场和极高的场发射电流密度以及在高场发射电流密度下具有极好的场发射稳定性，有很高的应用价值。

摘要： 本发明涉及一种改性碳纳米管阵列、碳纳米管纤维及其制备方法和应用。该改性碳纳米管阵列的制备方法包括如下步骤：制备碳纳米管阵列；及在保护性气体氛围下，对改性物和碳纳米管阵列进行紫外光照射处理以进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，改性物选自乙烯基吡啶‑苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物及苯乙烯‑异戊二烯‑丁二烯嵌段共聚物中的至少一种，紫外光为照射波长为218nm～289nm的单色窄带光，照射功率为20mW～30mW。上述制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备弹性较好的碳纳米管纤维。

摘要： 本发明涉及一种碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列表面具有一分割线，该分割线将所述碳纳米管阵列分割成至少一个连续的碳纳米管带状结构。该碳纳米管带状结构的最大长度大于所述碳纳米管阵列的最大宽度，所述碳纳米管阵列的最大宽度为碳纳米管阵列中距离最大的两个点之间的距离。本发明还涉及一种利用所述碳纳米管阵列制备碳纳米管结构的方法。

摘要： 一种碳纳米管阵列生长装置，其包括一反应炉，该反应炉包括一进气口和一出气口；一石英舟设置于反应炉内；一生长碳纳米管用的基底设置于石英舟内，该基底一表面形成有一第一催化剂层，其中石英舟内进一步包括一第二催化剂粉末，该第二催化剂粉末靠近基底设置，且设置于沿反应气体流动方向基底位置的前方。一种多壁碳纳米管阵列的生长方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底的一表面沉积有一第一催化剂层；将上述基底设置于一石英舟内；设置一第二催化剂粉末于石英舟内，该第二催化剂粉末靠近基底设置，且设置于沿气体流动方向基底位置的前方；将上述石英舟置于一反应炉内；加热达到预定温度并通入碳源气以在基底上生长多壁碳纳米管阵列。