超順排碳納米管與幾種化合物復(fù)合薄膜的制備、表征及性能研究.pdf

1、碳納米管(carbon nanotubes。CNTs)是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的一維納米材料，因其獨特的一維管狀結(jié)構(gòu)決定了其特殊的物理、化學(xué)和生物性能，在能源、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、電子材料和復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，研究者對納米碳材料的微結(jié)構(gòu)控制和功能改性做出了多方面的嘗試和努力。其中，研究人員嘗試將CNTs與多種化合物(Compounds,簡稱 CP)進行復(fù)合以達到整合結(jié)構(gòu)和性能的目的，但是在合成過程中獲得結(jié)構(gòu)有序和性能

2、優(yōu)化的輕質(zhì)、柔性的復(fù)合薄膜器件仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
　　基于以上研究背景，本文嘗試以一維有序自支撐的超順排碳納米管(Super-aligned CNTs,簡稱 SA-CNTs)薄膜為基底，通過物理、化學(xué)方法在 SA-CNTs薄膜表面自組裝CP(Al2O3、ZnO、MoS2)，獲得結(jié)構(gòu)有序的納米復(fù)合薄膜，并對樣品進行結(jié)構(gòu)表征及性能測試。具體研究內(nèi)容涉及以下四個方面：
　　1.采用原子層沉積技術(shù)在SA-CNTs薄膜表面自組裝Al

3、2O3，制備了非晶態(tài)核殼結(jié)構(gòu)的柔性自支撐的SA-CNTs/Al2O3復(fù)合薄膜，該薄膜在紫外—可見光范圍內(nèi)透光率從10％-70%呈線性增加，由 SA-CNTs/Al2O3復(fù)合薄膜加捻成纖維的力學(xué)性能應(yīng)力為25 MPa，應(yīng)變8%。
　　2.對非晶態(tài)的SA-CNTs/Al2O3復(fù)合薄膜進行高溫處理，經(jīng)700℃處理后CNTs被氧化獲得自支撐的Al2O3納米管薄膜，處理溫度≥1000℃時，Al2O3由非晶態(tài)納米管向晶態(tài)納米棒轉(zhuǎn)變，在紫外—可

4、見光范圍內(nèi)透光率隨波長的增加線性增加，并且晶態(tài)透光率低于非晶態(tài)，Al2O3纖維的力學(xué)性能隨處理溫度的升高呈遞減趨勢。
　　3.采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在SA-CNTs薄膜表面自組裝高純度納米ZnO，通過對沉積溫度、沉積時間以及前驅(qū)體用量沉積參數(shù)的調(diào)控，結(jié)果表明當(dāng)沉積溫度為180℃、前驅(qū)體質(zhì)量為0.3g和沉積時間為30 min時可以獲得結(jié)構(gòu)和形態(tài)上較優(yōu)異的SA-CNTs/ZnO復(fù)合薄膜(面積4 cm×4 cm)，且SA-CNTs/ZnO