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阵列法制备连续碳纳米管纤维及其性能研究

李珊 , 赵静娜 , 贾晶晶 , 顾轶卓 , 李敏 , 张骁骅 , 李清文 , 张佐光

玻璃钢/复合材料

连续碳纳米管(CNT)纤维是由纳米级碳材料通过组装形成的微米级纤维材料.本文采用阵列纺丝法制备连续CNT纤维,通过改变纺丝工艺,考察了致密度、直径及捻角等组装参数对纤维内CNT的堆积排列结构、纤维的力学性能和电导性能的影响.结果表明,乙醇浸润可以明显提高CNT致密化程度,从而增强管间作用力,使得纤维力学及电学性能显著提升,拉伸模量、拉伸强度和电导率分别提高了121%、67%和26%;在纺丝过程中通过改变薄膜宽度调节纤维直径时,直径过小或过大都不利于提高纤维的力学性能,适中的直径在7至8μm时可以得到更高的CNT堆积密度,从而获得较高的拉伸性能;对于致密化程度较高的乙醇浸润CNT纤维,适度降低加捻程度并不显著影响纤维性能,为规模化连续制备提供了保证.

关键词: 碳纳米管纤维 , 阵列纺丝法 , 浸润 , 力学性能 , 电导率

碳纳米管纤维研究进展

孟凡成 , 周振平 , 李清文

材料导报

主要概述了碳纳米管纤维的最新研究进展,详细介绍了当前碳纳米管纤维的3种主要制备方法--溶液纺丝、阵列抽丝以及浮动CVD直接纺丝法,探讨了各种工艺参数对碳纳米管纤维纺丝工艺以及产品最终性能的影响,分析和展望了碳纳米管纤维目前仍存在的一些关键问题和可能的发展方向、应用前景等.

关键词: 碳纳米管纤维 , 纺丝 , 制备 , 应用

碳纳米管及碳纳米管纤维的性能与应用

孟庆杰 , 张兴祥

材料导报

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.

关键词: 碳纳米管 , 碳纳米管纤维 , 制造 , 应用

氧气与水对碳纳米管纤维电子特性的影响?

黎业生 , 张伟波 , 赵曼 , 陈德明 , 吴子平

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.03.007

由于碳纳米管特殊的中空结构及高的比表面积,其对气体与液体的吸附有极大的先天优势。研究了不同环境下碳纳米管纤维对氧气与水分的吸附与解吸过程中其电子特性变化。电弧实验表明,碳纳米管纤维在较低电压(≤30 V)与相应电流下(<2 A)可以产生强烈电弧,同时局部产生高温;高温易使纤维对氧气产生解吸,从而引起纤维电阻增大。室温条件下碳纳米管纤维对空气中水分子的吸附较对氧分子要强,水分子吸附增加了其表面羟基基团,使得其内部空穴数量减少,导电性降低,纤维电阻增大。

关键词: 碳纳米管纤维 , 氧气 , 水分 , 电子特性

碳纳米管纤维及薄膜的热导率和热扩散率研究

邱琳 , 郑兴华 , 唐大伟 , 周文斌 , 解思深

工程热物理学报

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200 nm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3.4 W/(m.K)和2.0 W/(m.K),热扩散率为24 mm2/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.

关键词: 碳纳米管纤维 , 碳纳米管薄膜 , 热导率 , 热扩散率 , 谐波法

碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度及微观结构

任云慧 , 王洋 , 张博明

复合材料学报

研究了碳纳米管纤维的微观结构和拉伸性能,并进一步分析了其与环氧树脂形成界面剪切强度及微观结构.采用单丝断裂试验测试了碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料体系的界面剪切强度,结合单丝断裂过程中的偏光显微镜照片、复合材料的拉曼谱图和断口扫描电镜照片,研究了碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料界面的微观结构.结果表明:碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度约为14 MPa;在碳纳米管纤维和环氧树脂形成界面的过程中,环氧树脂可以浸渍纤维,形成具有一定厚度的复合相,这种浸渍过程和界面相的形成都有利于碳纳米管纤维与基体之间的连接.

关键词: 碳纳米管纤维 , 环氧树脂 , 拉伸性能 , 界面剪切强度 , 微观结构

基于碳基纤维的柔性超级电容器

麻伍军 , 陈少华 , 朱美芳

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.02.05

随着轻质、柔性、甚至可穿戴电子设备的快速发展,为其提供能源的储能系统也需要向柔性和高效方向发展。其中,纤维状柔性超级电容器由于具有高的功率密度、快的充放电速率、较好的柔性和可编织性、质轻、成本低及环境友好等优点而被认为是最有前途的候选者之一。碳材料具有优良的导电性、较高的比表面积、良好的耐腐蚀性和较低的密度,在常规超级电容器的发展过程中起到了不可替代的作用。同时,柔性超级电容器的快速发展也得益于碳材料研究的不断进步。因此,基于碳基纤维的超级电容器得到了越来越多的关注和广泛的研究。主要综述了基于碳基纤维(包括碳纤维、碳纳米管纤维和石墨烯纤维)柔性超级电容器的研究进展,重点对国内外的一些代表性研究工作进行了介绍和探讨。最后,提出了碳基纤维超级电容器研究过程中存在的问题并对未来的研究方向与发展趋势进行了预测和展望。

关键词: 碳纤维 , 碳纳米管纤维 , 石墨烯纤维 , 纤维状超级电容器

碳纳米管纤维的多功能特性及其驱动应用?

余雪平 , 兰竹瑶 , 邹菁云 , 赵静娜 , 张登松 , 张骁骅 , 李清文

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.05.023

碳纳米管纤维作为一种新型纤维材料,具有传统纤维不具备的独特的组装结构特性,并因丰富的界面结构带来了诸多功能特性,使其在能源、电子、驱动等领域具有巨大的应用潜力。综述了碳纳米管组装结构特性和丰富的界面在多功能特性中的重要作用以及碳纳米管纤维在智能驱动应用中的研究进展,最后对未来新型结构功能一体化纤维材料的探索进行了展望。

关键词: 碳纳米管纤维 , 多功能特性 , 驱动应用

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