碳纳米管和石墨烯的完美结合_新型碳基纳米材料诞生_
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石墨烯选题背景及意义
随着时代的发展,现代各个领域包括船舶,航天等对于新型高分子纳米材料的诉求越来越高,基于这种背景下,石墨烯(G)和碳纳米管(CNTs)诞生了。
虽然二种材料从发明开始,就受到了极大的推崇,但是不能否认的是,它们也有一些缺陷,比如团聚现象;这一种现象在某些特殊的背景下应用,缺陷暴露的就更加明显了。
因此,必众多学者从本质上出发,根据二种材料的最外层电子为4的特性,从共价非共价改性进行探索,进而拓宽了二种材料的应用。
并且基于实际情况的需求,由于离子液体(ILs)一些优良性能,比如不易挥发等;完美的契合了这些实际情况的需求,并且ILs对于石墨烯材料以及碳纳米管材料有着很好地改良作用,进而进一步得到了推崇。
本文最大的创新就在于对于三者的综合应用,本文选用的离子液体是绿色溶剂离子液体,选用此溶剂是因为其对于石墨烯材料以及碳纳米管材料有着物理吸附作用,物理吸附可以不破外这些材料本身的化学结构,并且使得二种材料在基体中具有之前没有的特性:分散性,进而得到导电润滑脂。
这一新的研究,是一种三种元素结合起来的新的研究方向。
最后,把本文比较了ILs改性后和未改性后的二种高分子纳米材料作为润滑添加剂的各项性能。
石墨烯和碳纳米管
石墨烯和碳纳米管(以下简称CNT)——介绍如下:
1.什么是石墨烯:
石墨烯是一种特殊的单层石墨,位于萤石硅结构的顶部,形成单轨道层。
它以蜂窝或薄片形式存在,主要由六角面形成的碳原子组成,俗称“人造金刚石”。
它具有优异的机械性能,高热稳定性和电导性,能有效吸收、散布或转化各种能源。
2.什么是碳纳米管:
碳纳米管是由一维排列的碳原子制成的纳米管,具有优异的电学性能、机械性能和光学性能。
它就像是一条长而狭窄的袋子,由于其宽度仅为几纳米,具有高灵敏度和柔韧性。
此外,碳纳米管具有高抗热性能,耐酸碱性,易於模拟电路,寿命非常长,以及可以作为隧道管,作为电池和催化剂等。
3.石墨烯与碳纳米管的区别:
第一,在结构上,石墨烯是一种单层面结构,而碳纳米管是一种多层面结构。
第二,在性能上,石墨烯的热导率和介电常数比碳纳米管高,透明度强;碳纳米管具有较高的抗化学腐蚀性,可作为隧道管,力学强度更高。
第三,在用途上,石墨烯可以用作电池、柔性显示屏以及量子点等;碳纳米管可用于电子器件、坞状结构及光学应用等。
纳米材料—石墨烯/碳纳米管1. 前言由于碳单质和化合物组成的多样性,碳及其化合物一直是材料、物理和化学领域的研究重点之一。
特别近三十年来,随着C60、碳纳米管(CNTs)、石墨烯(Graphene)等明星材料的相续发现,逐次将碳材料的研究推向高潮。
碳纳米管(CNT)和石墨烯(Graphene)分别在1991年和2004年被人们所发现。
碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料,它的径向尺寸可达到纳米级,轴向尺寸为微米级,管的两端一般都封口,因此它有很大的强度,同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维碳材料。
零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯共同组成了骨干的碳纳米材料家族,并且它们之间可以在形式上转化(图1)。
图1 石墨烯及各种石墨形体石墨烯和碳纳米管在电学和力学等方面有着相似的性质,但由于结构不同,它们也有很多不同之处。
碳纳米管和石墨烯分别是优良的一维和二维碳材料,它们分别体现出了一维的和二维的各向异性,如导电性、力学性能和导热性等。
为了结合两者的优点,人们将石墨烯和碳纳米管共同用于复合材料。
石墨烯和碳纳米管复合材料形成三维网状结构,通过它们之间的协同效应,使其表现出比任意一种单一材料更加优异的性能,例如更好的各向同性导热性、各向同性导电性、三维空间微孔网络等特性。
基于以上性质,使得石墨烯/碳纳米管复合材料在超级电容器、太阳能电池、显示器、生物检测、燃料电池等方面有着良好的应用前景。
此外,掺杂一些改性剂的石墨烯/碳纳米管复合材料也受到人们的广泛关注,例如在石墨烯/碳纳米管复合电极上添加CdTe量子点制作光电开关、掺杂金属颗粒制作场致发射装置。
由此可见,石墨烯/碳纳米管复合材料越来越多的被人们所应用,也使得石墨烯/碳纳米管复合材料的制备和应用得到更加广泛的关注。
2. 石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法2.1 化学气相沉积法(CVD)CVD法因易于控制膜的组成及成份分散度而被广泛应用于制备石墨烯/碳纳米管复合膜。
石墨烯与碳纳米管:一样的前生,不一样的今世精选|关键词:石墨烯, 碳纳米管2010年10月4日,诺贝尔物理学奖揭晓,获奖者是英国曼彻斯特大学物理和天文学院的Andre Geim和Konstantin Novoselov,获奖理由为“二维空间材料石墨烯(graphene)方面的开创性实验”。
从2004年石墨烯被成功剥离[1]至2010年斩获诺贝尔奖,是什么魔力让这一看似“普通”的碳材料在短短的6年时间内缔造了一个传奇神话?而回眸看其同族兄弟碳纳米管,自1991年被发现至今近20年,历经风雨,几经沉浮,不过是“为他人做嫁衣裳”。
石墨烯即为“单层石墨片”,是构成石墨的基本结构单元;而碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的圆筒结构(图1)。
作为一维(1D)和二维(2D)纳米材料的代表者,二者在结构和性能上具有互补性。
从结构上来看,碳纳米管是碳的一维晶体结构;而石墨烯仅由单碳原子层构成,是真正意义上的二维晶体结构。
从性能上来看,石墨烯具有可与碳纳米管相媲美或更优异的特性,例如高电导率和热导率、高载流子迁移率、自由的电子移动空间、高强度和刚度等。
网上大多溢美之词:“Pencil + sticky tape = desktop supercollider + post-silicon processors”,“Material of the Future”,“A thoroughbred that has to be tamed”,“Electron superhighway”,...。
目前,关于碳纳米管的研究,无论在制备技术、性能表征及应用探索等方面都已经达到了一定的深度和广度。
组成及结构上的紧密联系,使二者在研究方法上具有许多相通之处。
事实上,很多针对石墨烯的研究最开始都是受到碳纳米管相关研究的启发而开展起来的。
图1 石墨烯与碳纳米管石墨烯的发展历程与碳纳米管极为类似。
在碳纳米管被发现之前,碳的晶体结构为代表[2])。
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烯碳新材概念
烯碳新材是一种新型的高性能材料,由石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米管等多种碳基材料组合而成,具有高强度、高导电性、高导热性、高稳定性等优良性能,是当前材料科学研究的热点之一。
烯碳新材料行业是指利用烯碳化合物制备出的具有特殊性质和广泛应用前景的新型材料的产业。
此外,烯碳新材也是一家上市公司的名称,主营业务为烯碳新材料、稀土碳基复合材料、矿产品、金属和非金属材料等销售,并且进行烯碳新材料技术开发和技术转让等。
因此,烯碳新材的概念可以从材料科学和股票两个不同的角度来理解。
如需更多信息,建议查阅烯碳新材的相关研究报告或咨询该领域的专家。
《电磁屏蔽功能石墨烯-碳纳米管气凝胶-棉复合柔性织物的制备与性能》篇一电磁屏蔽功能石墨烯-碳纳米管气凝胶-棉复合柔性织物的制备与性能一、引言随着现代电子设备的普及,电磁辐射的潜在影响已引起了人们广泛的关注。
如何有效保护人们免受电磁辐射的伤害成为了科学研究的一个重要领域。
因此,制备一种兼具优良电磁屏蔽性能和柔韧性的材料显得尤为重要。
本文将介绍一种新型的电磁屏蔽功能石墨烯/碳纳米管气凝胶-棉复合柔性织物,详细阐述其制备过程及性能特点。
二、材料制备(一)材料选择本实验选用的主要材料为石墨烯、碳纳米管、气凝胶以及棉织物。
其中,石墨烯和碳纳米管因其优异的导电性和力学性能被广泛用于电磁屏蔽材料的制备。
气凝胶具有多孔结构和优良的绝缘性能,能有效地提高材料的屏蔽效能。
而棉织物则因其良好的柔韧性和舒适性被选为基底材料。
(二)制备过程首先,通过化学气相沉积法将石墨烯和碳纳米管分别制备出来。
接着,将气凝胶与石墨烯、碳纳米管进行复合,形成具有优良导电性能和电磁屏蔽性能的复合材料。
最后,将此复合材料与棉织物进行复合,制备出电磁屏蔽功能石墨烯/碳纳米管气凝胶-棉复合柔性织物。
三、性能分析(一)电磁屏蔽性能本实验通过电磁屏蔽效能测试仪对所制备的复合织物进行电磁屏蔽性能测试。
实验结果表明,该复合织物具有优异的电磁屏蔽性能,能有效屏蔽高频和低频电磁波。
其屏蔽效能随着石墨烯和碳纳米管含量的增加而提高。
(二)柔韧性及舒适性该复合织物保持了棉织物的柔韧性及舒适性。
经过多次弯曲、拉伸等测试,其结构稳定性良好,无明显的性能损失。
此外,该织物具有良好的透气性和吸湿性,穿着舒适。
(三)耐久性及稳定性经过多次洗涤和暴露在恶劣环境下的测试,该复合织物的电磁屏蔽性能和柔韧性均表现出良好的耐久性和稳定性。
这得益于石墨烯、碳纳米管和气凝胶的优异性能以及它们与棉织物之间的良好结合。
四、结论本文成功制备了一种电磁屏蔽功能石墨烯/碳纳米管气凝胶-棉复合柔性织物,该织物具有优异的电磁屏蔽性能、良好的柔韧性和舒适性,同时具有良好的耐久性和稳定性。