碳纳米材料英文文章,碳纳米材料的表征与应用

中国论文网 发表于2024-01-30 03:18:42 归属于历史论文 本文已影响177 我要投稿 手机版

       

今天中国论文网小编为大家分享毕业论文、职称论文、论文查重、论文范文、硕博论文库、论文写作格式等内容。1. 碳纳米材料ppt

纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成,也可以由异种原子(非碳原子)组成,甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括三种类型:

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碳纳米管,碳纳米纤维,纳米碳球。

2. 碳纳米材料优点

原理是碳纳米管具有良好的传热性能,CNTs具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对的其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。

另外,碳纳米管有着较高的热导率,只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。

3. 碳纳米材料的应用前景

氢气被很多人视为未来的清洁能源。但是氢气本身密度低,压缩成液体储存又十分不方便。碳纳米管自身重量轻,具有中空的结构,可以作为储存氢气的优良容器,储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。适当加热,氢气就可以慢慢释放出来。研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。    在碳纳米管的内部可以填充金属、氧化物等物质,这样碳纳米管可以作为模具,首先用金属等物质灌满碳纳米管,再把碳层腐蚀掉,就可以制备出最细的纳米尺度的导线,或者全新的一维材料,在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。有些碳纳米管本身还可以作为纳米尺度的导线。这样利用碳纳米管或者相关技术制备的微型导线可以置于硅芯片上,用来生产更加复杂的电路。   利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高,不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高,抗冲击性能好。碳纳米管上由于存在五元环的缺陷,增强了反应活性,在高温和其他物质存在的条件下,碳纳米管容易在端面处打开,形成一个管子,极易被金属浸润、和金属形成金属基复合材料。这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。   碳纳米管还给物理学家提供了研究毛细现象机理最细的毛细管,给化学家提供了进行纳米化学反应最细的试管。碳纳米管上极小的微粒可以引起碳纳米管在电流中的摆动频率发生变化,利用这一点,1999年,巴西和美国科学家发明了精度在10-17kg精度的“纳米秤”,能够称量单个病毒的质量。随后德国科学家研制出能称量单个原子的“纳米秤”。

4. 碳纳米材料属于新型无机非金属材料吗

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。

碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构,具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

碳纳米管是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离,约0.34nm,直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性,而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

碳纳米管是中空的,属于纳米级别的,肉眼看不见,有单壁和多壁不同层数的,而炭纤维是微米级别的,比头发丝细但是肉眼肯见,都是碳材料家族的成员。

5. 碳纳米材料有哪些

碳纳米管是神奇的材料,因为它拥有许多不可思议的特性。首先,它的强度极高,比钢铁的强度还要高100倍以上;其次,它是一种优秀的导电体和导热体,有着极低的电阻和热阻;最后,它是一种轻量级材料,密度只有铝的1/6。这些特性使得碳纳米管在多个领域都有着广泛的应用,如电子学、能源、材料科学等等。此外,碳纳米管还具有很好的生物相容性,在医药领域具有广阔应用前景。因此,碳纳米管被誉为21世纪最有前途的材料之一。

6. 碳纳米材料是无机还是有机

纳米材料,它的分类方式太多了。可以是有机的,也可以是无机的:可以是金属的,也可以是非金属的:可以是医用的,也可以是常用的。。。高分子材料也分很多种,分类方式也有很多,天然合成高分子、人工合成高分子等,按学科分主要是橡胶、塑料以及复合材料,当然了生物高分子也是很重要的组成部分。

7. 碳纳米材料PPT免费下载

cns是石墨材料。碳纳米管是由一层或多层石墨按照一定方式卷曲而成的具有管状结构的纳米材料,在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男发现。它的主体由六边形碳环构成,可以说是单层石墨六边形网络卷曲形成的无缝中空管。

8. 碳纳米材料是单质吗

它是无机材料。因为单纯碳纳米管,是有碳单质构成的。因此不是有机材料。

无机纳米管是由金属氧化物(通常)构成的圆柱体分子结构,形态上同碳纳米管相似。

无机材料的微观结构决定着许多的特性,如传输行为、催化活性、分离效率、吸附、储存和释放动力学。

通过材料的表面修饰和引入特殊的显微结构特点(如中空、多孔)将大大改变上述特性,使材料可用作催化剂、分离膜、多孔生物医用植入体和药物载体。最典型的孔状化合物是分子筛,它们具有精确限定的几个埃孔径的三维骨架结构,而且它们的尺寸可以在制备过程中通过模板进行调节。正是由于它们的开放结构,这些硅铝酸盐在离子交换、干燥、吸附中有重要的作用。但由于绝缘和缺乏氧化还原活性,而且它们的孔径被限制在13埃左右,因此无论化学组成还是结构都限制了这些微孔结构的氧化物更广泛的应用。

虽然早在1930年,莱纳斯·鲍林就提出了矿物的弯曲叠层的可能性;直到1992年,以色列科学家ReshefTenne宣布制成了二硫化钨纳米管,才宣告了无机纳米管的诞生。

9. 碳纳米材料是无机非金属材料吗

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料可有晶体、准晶、非晶组成。纳米材料的基本单元或组成单元可由原子团簇、纳米微粒、纳米线或纳米膜组成,它既可以包括金属材料,也可以包括无机非金属材料和高分子材料。纳米材料通常按照维度进行分类。原子团簇、纳米颗粒等为零维纳米材料,纳米线为一维纳米材料,纳米薄膜为二维纳米材料,纳米块体为三维纳米材料

10. 碳纳米材料PPT

合成方法1:电弧法

传统的电弧法是在充有一定压力惰性气体的反应室内,在一根纯石墨电极作为阴极,填充催化剂的石墨电极为阳极,通过高频或接触引起电弧产生高温,蒸发石墨阳极,碳原子在催化剂的作用下进行结构重排沉积,可以制得单壁纳米碳管。1993年日本学者Iijima就是用这种方法首次获得了单壁碳纳米管,但其含量很低。陈永胜等改进了电弧法,称取1.16克碳纤维,18.68克石墨粘合剂,3.23克镍粉,1.48克氧化钇粉,用混合器搅拌均匀,然后在磨具中压制成电极(12x300m),在1100℃焙烧24小时制成消耗电极。用该消耗电极做阳极,石墨电极做阴极,阳极与阴极轴向相对,阳极与阴极的极间距离保持在3-5mm之间,在6.8-7.3×104Pa的氩气保护下、电流100-150安培,电压15-25伏的范围内进行电弧放电,反应时间为2小时,反应完成后,在反应器内的两极周围及反应器内壁可收集网状或纸状单壁碳纳米管产物4克。

合成方法2:化学气相沉积法

化学气相沉积法是通过含碳气体在催化剂的催化作用下裂解得到碳纳米管,产率较高。如用Ni/RE/Cu催化剂化学气相沉积制备碳纳米管,首先制备将六水硝酸镍、六水硝酸钇或六水硝酸铈和浸泡后的铜粉按质量比加入到去离子水中得到硝酸镍溶液,向该溶液中加入氢氧化钠溶液至中和反应,得到Ni(OH)2/Y(OH)3/Cu或Ni(OH)2/Ce(OH)3Cu三元胶体。三元胶体经洗涤、过滤、干燥、研磨、煅烧,得到Ni/Y/Cu或Ni/Ce/Cu催化剂前驱体。将前驱体置于石英反应管中,通入氢气还原后再通入混合反应气进行催化裂解反应,得到碳纳米管与催化剂的混合粉末,然后经浓硝酸处理得到纯的纳米碳管。这种方法制备的碳纳米管质量好,纯度高,管径分布均匀,管壁洁净,特别适用于制备碳纳米管增强金属复合材料。

3.催化热分解法

催化热分解法一般使用含碳有机物作碳源,反应过程分为400-600℃和700-1000℃两个阶段。400-600℃时,固态材料中的桥键断裂生成自由基,脂肪侧链和含氧官能团裂解生成气态烃,芳香结构脱氢缩聚为大分子片层,这些自由基碎片、气态烃和芳香族大分子等物质,成为碳纳米管生长的碳源;700-1000℃时,第一阶段生成的含碳分子首先分解为气态的碳原子,然后碳原子在熔融的催化剂表面溶解,并扩散到内部,当催化剂内部达到饱和时,碳原子从催化剂的顶部析出,并自组装为卷曲的石墨网状的片层结构,逐层生长,直到催化剂颗粒失活,碳纳米管停止生长。如以煤等固态碳材料为母料,配以一定比例的溶剂水和催化剂,搅拌浸渍后抽滤、烘干,然后置于密闭容器中以一定升温程序进行髙温热解反应,反应结束后对固态产物进行洗涤和超声震荡,制得碳纳米管。

11. 碳纳米材料的分类

纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成,也可以由异种原子(非碳原子)组成,甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括三种类型:碳纳米管,碳纳米纤维,纳米碳球。碳纳米材料是比较笼统的说法,可以碳纳米管、碳纳米纤维等,所以说这两者说法既有区别又有联系。

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