纳米碳纤维及其应用

纳米碳纤维的功能和应用
纳米碳纤维是一种新型的高性能材料，具有许多独特的物理和化学性质，如高强度、高刚度、轻质、良好的导电性和导热性等。

这些特性使得纳米碳纤维在许多领域都有广泛的应用。

在航空航天领域，纳米碳纤维可以用于制造航天器外壳、发动机部件、飞机翼等，以提高飞行器的强度、刚度和稳定性，同时减轻重量，提高燃油效率。

此外，纳米碳纤维在汽车工业中也有广泛应用，如制造汽车零部件、车身、车轮等，可以提高汽车的强度和刚度，降低重量，提高燃油效率。

在电子领域，纳米碳纤维可以用于制造电子产品外壳、电路板、电池等，可以提高产品的强度和刚度，减轻重量，提高性能。

此外，纳米碳纤维还可以用于制造体育器材、医疗器械、环保设备等领域。

例如，纳米碳纤维可以用于制造高尔夫球杆、自行车车架等，以提高产品的强度和刚度，降低重量；也可以用于制造医疗器械和康复器械等，以提高产品的强度和刚度，提高舒适性和稳定性。

总之，纳米碳纤维作为一种高性能材料，在许多领域都有广泛的应用前景。

随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，纳米碳纤维的应用领域还将不断扩大。

混凝土中添加纳米碳纤维的性能研究一、研究背景混凝土是建筑和基础设施建设中广泛使用的一种材料，但其强度和韧性仍然是一个挑战。

为了提高混凝土的力学性能，研究人员通过添加纳米材料来改善其性能。

纳米碳纤维是一种有前途的材料，可以提高混凝土的强度和韧性，因此在混凝土中添加纳米碳纤维已成为研究热点。

二、纳米碳纤维的基本特性纳米碳纤维是一种由碳纳米管和类似于石棉的碳纤维组成的材料。

它具有以下几个基本特性：1. 高比表面积：纳米碳纤维的比表面积非常高，可以提供更多的反应表面，从而增加混凝土的化学反应活性。

2. 高强度：纳米碳纤维的强度非常高，可以增加混凝土的强度和韧性。

3. 良好的耐腐蚀性：纳米碳纤维具有良好的耐腐蚀性，可以保护混凝土中的钢筋免受腐蚀。

4. 良好的导电性和导热性：纳米碳纤维具有良好的导电性和导热性，可以使混凝土具有更好的电热性能。

三、添加纳米碳纤维对混凝土性能的影响添加纳米碳纤维可以显著改善混凝土的力学性能。

以下是一些研究结果：1. 增加混凝土的强度：添加纳米碳纤维可以增加混凝土的抗压强度和抗弯强度。

研究表明，添加1%的纳米碳纤维可以将混凝土的抗压强度提高10%以上。

2. 提高混凝土的韧性：添加纳米碳纤维可以提高混凝土的韧性，使其更加耐久。

研究表明，添加1%的纳米碳纤维可以将混凝土的韧性提高50%以上。

3. 改善混凝土的耐久性：添加纳米碳纤维可以提高混凝土的耐久性，使其更加抗腐蚀和耐候。

研究表明，添加纳米碳纤维可以减少混凝土的渗透性和碱-骨料反应。

4. 提高混凝土的电热性能：添加纳米碳纤维可以提高混凝土的电热性能，使其具有更好的导电性和导热性。

这可以使混凝土具有更好的防冻性能和除雪性能。

四、纳米碳纤维的添加方法和掺量添加纳米碳纤维的方法包括机械混合、超声波混合和化学混合等。

其中，机械混合是最常用的方法。

掺量的选择取决于混凝土的用途和要求。

一般来说，掺量在1%以下。

五、未来的研究方向尽管已经有很多研究表明，添加纳米碳纤维可以改善混凝土的力学性能，但仍然有很多未知的问题需要解决。

棉副产品综合利用碳纳米纤维的特点及应用领域■张晓军〔塔城地区纤维检验所，新疆乌苏833000〕碳纳米纤维具有较大的比表面积、孔径小、较好 的吸附性能，其碳纳米管、活性炭等在污水处理方面 应用较广泛。

碳纳米纤维(CNFs)强度高、密度低、比表面积大，吸附性和导电性都很强。

利用静电纺 丝技术制备的CNFs不仅有上述特点,经高温碳化制 备的CNFs还具有品质高、长径比高等优点，在各领 域的应用前景很广阔。

本文利用CNFs的高比表面 积和强导电性制备CNFs复合纳米材料，是复合纳米 材料的一个重要研究方向。

随着工业的发展，我们 生存的环境不断遭到破坏，如何便捷有效地治理污 染成为科学界研究的重点方向之_。

利用光催化的 方法能在反应条件较宽松的环境下把各种有机污染 物还原成无机物，以此为依据的光催化技术可以直 接利用太阳光并且能在室温下完成反应。

半导体光 催化剂价格低廉、光催化效果很好，氧化铈(Ce02) 就是其中的一种，它催化效果好、无毒无害，而且可 以批量生产，吸引了众多科研者的眼球。

利用静电 纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维原丝,经过预 氧化和高温碳化过程得到1维碳纳米纤维。

使用浓 硝酸对CNFs的表面进行活化处理，使纤维表面含有 羧基、羟基等官能团，为CNFs基复合纳米材料的制 备提供丰富的生长位点。

将经活化的CNFd乍为模 板材料，用水热法将纳米Ce02成功地与CNFs复合, 制成CNFs/Ce02复合材料。

论文系统地研究了材 料制备过程的各种因素对材料的微观结构、形貌、尺 寸的影响，并对其光催化性能进行了研究。

结果表 明，水热合成过程的前驱体溶液浓度对复合材料体 系中Ce02的负载量、尺寸、分散程度等有重要影响；复合纳米材料在紫外光的照射下降解罗丹明B溶液 时显示了很好的光催化活性。

由于两者的复合，避免了纳米Ce02微粒的聚集，增大了光催化剂与反应 物的接触面积，有效提高了 Ce02的光催化活性；CNFs及时将光生电子导走，延长了光生电子-空穴 对的复合时间，极大地提高了光催化效率。

功能材料论文：纳米碳纤维及其应用学校：上海电力学院班级：应用化学110103姓名：***学号：ys**********纳米碳纤维及其应用摘要：作为一种新型碳基纳米材料，纳米碳纤维由于具有优异物理化学性能和可控微结构受到越来越多研究者的重视。

本文主要介绍了纳米碳纤维的现状与发展，包括纳米碳纤维的制备、性能与应用。

并讨论了纳米碳纤维的市场和发展前景。

关键词：纳米碳纤维；性能；应用；发展前景一、前言作为高性能纤维的一种，碳纤维既有碳材料的固有本征。

又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代军民两用新材料，已广泛用于航空航天、交通、体育与休闲用品、医疗、机械、纺织等各领域。

纳米碳纤维是当代纤维研究领域的前沿课题。

也是一项多学科交叉、多技术集成的系统工程。

纳米碳纤维(Carbon Nanofibers 简称CNF)是化学气象生长碳纤维的一种形式，是由通过裂解气相碳氢化合物制备的非连续石墨纤维。

纳米碳纤维的研究开始于1991年，日本科学家饭岛利用高分辨电子显微镜在石墨棒放电所形成的阴极沉积物中发现纳米碳纤维，自从发现了纳米碳纤维，它就引起了理论研究者以及工业应用者的兴趣。

纳米碳纤维/聚合物基复合材料在世界范围内的研究工作刚刚起步，我国亦在进行跟踪研究。

从物理尺寸、性能和生产成本来看纳米碳纤维的构成是以碳黑、富勒烯、单壁和多壁纳米碳管为一端，以连续碳纤维为另一端链节中的一环。

纳米碳纤维的直径在50～200nm之间，但目前不少研究工作者把直径在100nm以下的中空纤维称之为纳米碳管，亦即纳米碳纤维的直径介于纳米碳管和气相生长碳纤维之间[1]。

与纳米碳管相比纳米碳纤维的制备更易于实现工业化生产。

CNFs除了具有CVD法碳纤维低密度、高比模量、高比强度、高导电、热稳定性等特性外，还具有缺陷数量非常少、长径比大、比表面积大、结构致密等优点。

由于纳米碳纤维具有许多优异的物理和化学性质，因此可应用于电子器件、聚合物添加剂、储能材料、催化剂载体、电磁屏蔽材料、防静电材料、电磁波吸收材料等诸多领域。

新型纳米炭材料的研究与应用随着科学技术的不断发展，各种新型材料层出不穷，其中纳米材料备受关注。

纳米材料具有很多独特性质，例如尺寸效应、表面效应和量子限制效应等。

新型纳米炭材料是近年来备受科学家们研究的一种重要材料。

本文将从新型纳米炭材料的概念、研究现状和应用前景三个方面进行探讨。

一、新型纳米炭材料的概念新型纳米炭材料是指由纳米尺寸碳材料构成的一种新型材料。

它包括纳米炭纤维、多孔炭材料、纳米金刚石等多种形式。

新型纳米炭材料具有导电性、导热性、机械强度高、分子吸附性能好、化学稳定性高等独特性质。

它们的材料结构比传统的碳材料更加复杂，具有更高的表面积和更多的活性位点，因此在电化学、催化、分离、吸附、储能等方面具有广泛的应用前景。

二、新型纳米炭材料的研究现状1. 纳米炭纤维的研究纳米炭纤维是一种由纳米尺度的碳纤维组成的材料。

它具有高比表面积、机械强度高、导电性好和化学稳定性高等特点。

近年来，科学家们研究了纳米炭纤维的制备方法和应用。

目前，纳米炭纤维主要应用于电化学储能领域，例如超级电容器、锂离子电池、燃料电池等方面。

同时，纳米炭纤维还可以用于催化、分离和吸附等方面。

2. 多孔炭材料的研究多孔炭材料是一种由粉末炭、活性炭等制备而成具有多孔结构的材料。

它具有高比表面积、良好的吸附性能和高温稳定性等特点。

多孔炭材料的制备方法有很多种，例如气相渗透法、溶胶-凝胶法、静电纺丝法等。

多孔炭材料可以用于催化、分离、吸附、储能、传统能源替代等方面。

例如，多孔炭材料可以用于制备高效催化剂、制备高效吸附材料等。

3. 纳米金刚石的研究纳米金刚石是指具有纳米尺度结构的金刚石材料。

它具有高硬度、高强度、高导热性、高耐磨性等特点。

科学家们研究了纳米金刚石的制备和应用。

目前，纳米金刚石主要应用于磨料、润滑、生物医学等领域。

例如，纳米金刚石可以用于制备高性能润滑油、生物传感器等。

三、新型纳米炭材料的应用前景新型纳米炭材料具有广泛的应用前景。

纳米碳纤隔热膜解释说明1. 引言1.1 概述纳米碳纤隔热膜是一种新兴的隔热材料，它采用了碳纤维和纳米技术相结合的制备方法，具有出色的隔热性能。

在各个领域中，隔热问题一直是一个重要且难以解决的挑战。

传统的隔热材料存在着重量、厚度和成本等方面的限制，而纳米碳纤隔热膜的出现为解决这些问题提供了新思路。

1.2 文章结构本文将从原理、性能评价与优势、制备工艺及方法选择三个方面对纳米碳纤隔热膜进行详细探讨。

首先，在第二部分中，我们将介绍并分析碳纤材料以及纳米技术在隔热膜中的应用，并解释其对于热传导抑制机制。

接着，在第三部分中，我们将详细介绍隔热性能测试方法和指标，并阐述纳米碳纤隔热膜的性能特点与优势，并通过实际应用案例来验证其效果。

然后，在第四部分中，我们将概述制备工艺的分类和介绍，并分析制备方法对纳米碳纤隔热膜性能的影响，并推荐最佳制备方法并展示实验验证结果。

最后，在第五部分中，我们将总结本文的主要研究成果，并展望纳米碳纤隔热膜在未来的发展前景。

1.3 目的本文旨在深入探讨纳米碳纤隔热膜的原理、性能特点以及制备工艺，并通过实际应用案例进行效果验证。

通过全面系统的介绍和分析，希望能够提高读者对于纳米碳纤隔热膜的认识和理解，为相关领域中的科学家、研究人员和工程师等提供参考与指导，同时为未来该领域的进一步发展提供有益的借鉴和探索。

2. 纳米碳纤隔热膜的原理2.1 碳纤材料介绍与特性分析纳米碳纤隔热膜是由碳纤维这种一维纳米材料构成。

碳纤维具有轻质、高强度、高导热性和良好的化学稳定性等特点。

它由长丝形成，每根丝都是由数千个碳原子经过高温处理而形成的，这种处理使得碳原子之间结合更加紧密，从而赋予了碳纤维出色的强度和刚度。

2.2 纳米技术在隔热膜中的应用隔热膜是一种能够有效阻止热量传递的材料。

通过引入纳米技术，利用纳米尺度上材料的特殊性能，可以提高隔热膜的性能。

在制备纳米碳纤隔热膜时，常使用二氧化硅或氧化铝等无机物作为载体，并将碳纤维均匀地分散于其上。

碳纳米材料用途
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。

1.锂电池领域，在锂电池中该材料主要用于正负极中增加导电性使用，以降低电池内阻，从而减小电池内阻降低自放电等，一般加了碳管的电池低温性能会好一点，总而言之这是一款电池里面的味精，对电池性能提升有一定的作用，但无法起到决定性作用。

2.塑料领域，一般是将碳纳米管干粉通过双螺杆挤出等工艺与聚合物材料共混然后造粒，可以提高塑料产品的导电能力，在一些如静电屏蔽领域有较好的应用。

3.重防腐涂料，如船泊、集装箱等经常需要在海上工作的金属部件会受到海水的严重侵蚀，所以一般会在其表面涂覆重防腐涂料，传统的重防腐涂料会有大量的锌粉添加剂，出于降成本和改善涂料性能的目的，很多做涂料的公司正在开发将石墨烯，碳纳米管等新型碳材料添加到涂料中可在性能指标一致的情况下大幅度降低锌粉的用量，这一块的应用还是很不错的，个人认为比在电池中的作用大。

28玻璃钢2009年第1期纳米碳纤维用于低成本工程聚合物王强华编译（上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404）摘要具有高导热导电等性能的轻质非金属复合材料已有许多应用，包括从高产产品的工业应用到高新技术应用。

纳米碳纤维是几种新兴的纳米材料之一，可提高复合材料的物理性能，拓展其应用和用量。

纳米材料目前有单壁纳米碳管（SWNTs ）、多壁纳米碳管（MWNTs ）、纳米碳纤维（CNF ）和纳米石墨薄片，在新一代的碳纤维增强聚合物中，它们可赋予超高的力学性能和石墨键的运动性，这在技术上很重要。

纳米碳纤维（CNF ）（见图1），是一种气相生成的碳纤维，在结构上和纳米碳管相似，具有可比的力学和运动性，但直径约100纳米，长度是几十至几百微米。

全球有多家供应商可提供大量的高纯度CNF，价格适中。

图1纳米碳纤维（1:5EM ）这些产品尺寸，加上较低的生产成本和满意的供货渠道，使CNF 填补了连续碳纤维和单壁或多壁纳米碳管在材料加工和终端应用上的空隙。

前者已商业化，广泛用于结构复合材料，后者用于精密应用之中，如分子级电子领域和微米级生物医用领域。

在复合材料行业内，对纳米碳纤维的兴趣是因为它能提供多功能。

CNF 已成功地作为一种添加剂用于聚合物复合材料，进行几种物理性能的改性，包括导热、热膨胀系数（CTE ）、电磁辐射的吸收和散射、导电、阻燃、电子发射和震动阻尼。

Tibbetts 最近的一个评论对于CNF 复合材料制备和29性能上所取得的成绩作了一个有用的概述。

虽然已进步了许多，但在这些复合材料获得工业应用上仍存在一个瓶颈，即CNF 在聚合物基体中的均相分散。

最终，聚合物复合材料获得超运动性在于适当选择纤维类型、尺寸和掌握复合材料加工步骤—更明确的是纳米填料在聚合物连续相中有效分散—或者寻找新的产品设计，克服加工和分散难题。

举一个例子是新的CNF 预成型物（图2），它们易操作，能克服分散中的许多困难。

应用科学公司最近已推出一个新的纤维品种PR-25-XT ，它在许多溶剂和聚合物基体中易分散，有更高的表面积，由于具有高的石墨结构，可展示独特的运动性，并且有许多位置可进行化学作用（图3）。