發(fā)布時(shí)間：2021-01-21 18:59

　　隨著科技快速發(fā)展,能源、軍工、航天航空等多個(gè)領(lǐng)域?qū)w維材料的需求日益增加。而碳納米管這種材料具備特殊結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能,可以滿(mǎn)足能源領(lǐng)域?qū)Ω邔?dǎo)電、電化學(xué)活性的要求;軍工領(lǐng)域?qū)寡趸⒒瘜W(xué)穩(wěn)定和耐腐蝕的要求;航空航天領(lǐng)域?qū)Ω邚?qiáng)、低密的要求;其中碳納米管紗線,又稱(chēng)碳納米管纖維是由碳納米管組裝而成的宏觀尺度結(jié)構(gòu),因此,其在力學(xué),電學(xué)和熱學(xué)等方向都擁有極大的應(yīng)用潛力。目前制備連續(xù)碳納米管紗線的方法分別有傳統(tǒng)溶液紡絲法、陣列抽絲法和化學(xué)浮動(dòng)氣相沉積法。其中化學(xué)浮動(dòng)氣相沉積紡絲方法,過(guò)程簡(jiǎn)單、可以穩(wěn)定紡制連續(xù)碳納米管紗線,具有工業(yè)化發(fā)展前景�？墒瞧浼彸龅募喚�存在直徑不勻、強(qiáng)力較低等缺陷。故此種方法紡制而成的紗線需要后續(xù)的優(yōu)化改性處理。同時(shí)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于碳納米管紗線的研究大多數(shù)都是基于紗線的本征力學(xué)和電學(xué)性能,很少對(duì)碳納米管紗線復(fù)合材料的基礎(chǔ)力學(xué)界面做深入研究。而復(fù)合材料的界面是決定其最終材料性能的重要因素。因此,為了進(jìn)一步提高氣相沉積法制備的碳納米管紗線材料的工業(yè)化應(yīng)用,探究碳納米管紗線增強(qiáng)復(fù)合材料界面力學(xué)性能,本文圍繞化學(xué)氣相沉積制備的碳納米管紗線結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行研究,利用后處理方法改進(jìn)紗線力學(xué)性能,對(duì)... 

【文章來(lái)源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

碳納米管集合體的幾何結(jié)構(gòu)分類(lèi)[16]

圖 1-2 （a）單根碳納米管纖維與頭發(fā)絲對(duì)比照[21]（b）化學(xué)浮動(dòng)氣相沉積法制備碳納米管紗線和膜的示意圖[22]（c）成卷大批碳納米管紗線照片[23]（d）陣列紡絲法制造碳納米管紗線[24]（e）溶液紡絲制造碳納米管紗線[25]（f）加捻碳納米管紗線電子顯微鏡圖[26]（g）通過(guò)鉆石線模具牽伸碳納米管紗線與結(jié)構(gòu)圖[27]（h）牽伸-干燥法制雙壁碳納米管紗線[28]1.1.1.1 化學(xué)浮動(dòng)氣相沉積紡絲法2004 年英國(guó)劍橋大學(xué)的 Alan H. Windle 課題組[22]發(fā)現(xiàn)化學(xué)氣相沉積垂直生長(zhǎng)爐中生成的碳納米管氣凝膠可以直接用于紡絲。課題組將乙醇、噻吩和二茂鐵分別作為碳源，催化劑注入高溫反應(yīng)爐中，原料在載氣的攜帶下經(jīng)過(guò)高溫反應(yīng)爐，并在反應(yīng)爐口形成碳納米管氣凝膠，之后通過(guò)卷筒裝置收集直接制成碳納米管紗線,實(shí)驗(yàn)測(cè)得制出的碳納米管紗線斷裂伸長(zhǎng)較大，且導(dǎo)電性較高。李亞利教授通過(guò)工藝改進(jìn)化學(xué)浮動(dòng)氣相沉積的方法制備出了長(zhǎng)達(dá)幾千米的碳納米管紗線,這種方法紡制出來(lái)的紗線強(qiáng)度可達(dá) 1GPa[29]。對(duì)比而言，化學(xué)浮動(dòng)氣相沉積方法可使用廉價(jià)的催化劑和碳源，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)制備,因而成為制備碳納米管紗線的重

東華大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章 引言疊形成一個(gè)平面宏觀體薄膜，碳納米管薄膜擁獨(dú)特優(yōu)異的柔韌性和力學(xué)機(jī)械能[37-39]。目前碳納米管膜的制備方法可分為兩類(lèi)：催化化學(xué)氣相沉積法和直接干法壓膜法�；瘜W(xué)浮動(dòng)氣相沉積法即是以碳?xì)浠衔餅樵希么呋瘎┰诟邷貤l件下，使原料連續(xù)反應(yīng)，不斷得生成碳納米管氣凝膠，并隨著載氣沉積在低溫區(qū)接收平板上，待反應(yīng)結(jié)束就可以得到結(jié)構(gòu)緊密的碳納米管薄膜。蘇州納米所[40]以二甲苯和二茂鐵分別作為碳源和催化劑，通過(guò)調(diào)控反應(yīng)時(shí)間來(lái)控制薄膜的厚度，制備出了單壁碳納米管薄膜。通過(guò)該方法得到的碳納米管膜擁有較高的取向性，制備出來(lái)的薄膜也具有良好的力學(xué)性能，可是這種方法制備出來(lái)的薄膜雜質(zhì)含量較高，生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜。而直接干法壓膜法主要是先制備碳納米管陣列，之后直接將陣列沿一個(gè)方向壓成膜或?qū)奶厥饧徑z陣列中拉出的碳納米管薄膜相互鋪疊，經(jīng)過(guò)有機(jī)溶劑浸潤(rùn)擠壓，即可得到大面積的碳納米管薄膜[41]。


本文編號(hào)：2991719