【摘要】：作為一種具有納米線形貌下微骨架結構的一維納米材料,碳納米管(CNTs)以其優(yōu)異的力學、電學、熱學等性能吸引了國內外學者的廣泛關注與研究。但隨著科技的發(fā)展與研究的深入,發(fā)現(xiàn)碳納米管由于其自身的小尺寸、大長徑比和比表面積等特性以及碳納米管間的范德華力和靜電作用,在自然狀態(tài)下極易產(chǎn)生團聚現(xiàn)象,因而帶來了在實際生產(chǎn)應用中無法發(fā)揮單根碳納米管所具有的優(yōu)異性能的技術難題。因此,碳納米管團聚問題仍是制約著其廣泛應用并發(fā)揮其優(yōu)異性能的技術瓶頸問題,碳納米管分散方法及其技術的研究應用仍是碳納米材料工業(yè)化應用中的迫切需求。本文針對上述問題,在本課題組創(chuàng)新性研究后提出的電弧法分散碳納米管的基礎之上,對該電弧激勵下分散碳納米管的方法進行了更加深入的研究,該方法可以直接將碳納米管分散在空氣環(huán)境中,并能夠保持碳納米管的完整性,比采用現(xiàn)有分散技術分散的碳納米管具有更廣闊的應用范圍。本文主要對影響電弧法分散碳納米管的因素進行了全面的分析和實驗研究,主要實驗研究了躍變工質種類、躍變工質與碳納米管混合比例、碳納米管混合電極密實度、金屬電極種類及其與碳納米管混合電極之間的放電距離和碳納米管分散體捕集方式等的影響,并得到了基于電弧激勵下分散碳納米管方法的最優(yōu)化條件�；谏鲜鰧﹄娀》ǚ稚⑻技{米管諸多影響因素的實驗研究,本文按照技術工藝要求、選取最優(yōu)化的技術條件為研發(fā)依據(jù),創(chuàng)新性的將電弧法分散碳納米管技術應用于有望工業(yè)化分散碳納米管設備中關鍵裝備的設計與開發(fā),其主要包括碳納米管與躍變工質混合裝置的設計、電弧放電裝置的開發(fā)和陣列篩板捕集裝置的初步設計等,對上述各裝置的結構、功能按照已獲得的技術條件的要求進行對應的開發(fā)和設計,并對各裝置的重要零件及關鍵部分進行了選型校核計算。其中對更為關鍵的裝置進行了多方案的結構設計,并運用Star-ccm+數(shù)值模擬軟件對不同的結構設計進行仿真模擬分析,以指導對它們結構的選取與優(yōu)化。
【圖文】：

看到了人們對新型一維材料巨大而持續(xù)的興趣。這種研究熱情最管（Carbon Nanotubes，CNTs）[1]的發(fā)現(xiàn)，碳納米管具有令人感興趣4-6]、熱學[3,7,8]性能及納米線形貌下的微骨架結構，，并在許多應用象深刻的潛力，如電氣互連[9-13]、熱界面材料[14-18]、高性能纖維[1單根碳納米管的理論固有電學、熱學和機械性能非常優(yōu)異，但實管并未發(fā)揮其應有的性能，究其原因，除了碳納米管生產(chǎn)過程中不可避免的結構缺陷以外[26-35]，另一更重要的原因就是碳納米管較強的界面間的范德華力也容易引起制備過程中出現(xiàn)較嚴重的團碳納米管團聚體的分散是實現(xiàn)碳納米管真實潛力的關鍵之一。 碳納米管概述碳納米管（CNTs）又稱巴基管，是由碳元素所組成的空間一維無質，是一種與金剛石、富勒烯、石墨并列的碳族同素異形體，其有的封閉起來。一般而言，碳納米管的徑向尺寸為納米級，在幾范圍內，軸向尺寸為微米級。根據(jù)碳納米管構成層數(shù)的差異，可

多壁碳納米管是一種由六邊形排列的碳原子所成的兩端帶有端帽的封閉同軸圓管[37]。伴隨著52 年蘇聯(lián)人 Radushkevich[38]等提供了碳納米管氣相生長碳纖維時提出了碳納米管的骨架結構ijima[40]教授，在通過直流電弧放電法合成 C60米管，通過高分辨透射電子顯微鏡的分析，發(fā).34nm，和石墨非常接近，如圖 1-2 所示，從圖為同心圓環(huán)，每層碳原子對稱平行分布的微管0）之后被發(fā)現(xiàn)的又一碳族同素異形體；1992 的科學家們使用改進電弧法成功制備[41]；在通過電弧放電法合成了由單層石墨卷曲而成納米管因它所具有的優(yōu)良的電學、力學和化學的微骨架結構和在高科技模塊中潛在的應用價認同，并由此激發(fā)了研究碳納米管的高潮以及長與發(fā)展。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O613.71;TB383.1

【參考文獻】

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本文編號：2659456