碳纳米管_壳聚糖复合材料_吴子刚

碳纳米管在壳聚糖温敏凝胶中的应用研究进展宋志刚;李桂华;李晓娟;郭亚可【摘要】随着复合材料的功能化和智能化的发展,温度敏感性凝胶的研究也不断深入.碳纳米管具有良好的热传导、电磁、光学性能,而且具有较大的比表面积和吸附性能,将功能化碳纳米管与各种聚合物复合制备温敏凝胶,可以增强温敏凝胶的缓释性、温度敏感性、pH响应性等,同时温敏凝胶也可增加碳纳米管的生物相容性,本文综述了碳纳米管和温敏凝胶在生物医学领域中的相关研究进展.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2019(047)008【总页数】3页(P19-20,46)【关键词】碳纳米管;壳聚糖;温敏凝胶;药物缓释载体【作者】宋志刚;李桂华;李晓娟;郭亚可【作者单位】石河子市人民医院,新疆石河子 832000;玛纳斯佳园医院,新疆玛纳斯 832200;石河子大学,新疆石河子 832000;石河子大学医学院第一附属医院,新疆石河子 832000【正文语种】中文【中图分类】R917自1991年日本科学家饭岛澄男(S. Iijima)发现碳纳米管后[1]，基于较高的比表面积和吸附性能、良好的热传导使碳纳米管迅速成为许多领域中优良的材料[2]。

近年来，CNTs在生物医药领域的研究已经成为重点，CNTs可以用作疏水性药物、活性蛋白质、iRNA和cDNA载体材料[3]。

近年来，生物可降解的纳米粒子作为药物载体的研究已经引起人们广泛的关注，但是纳米粒子容易被网状内皮系统捕获而被快速清除[4]。

壳聚糖温度敏感性凝胶(简称壳聚糖温敏凝胶)具有良好的生理中性、可成半固体性、并可以作为药物、活细胞载体，从而使其在生物医学领域得到广泛关注[5-8]。

1 碳纳米管随着碳纳米管制备技术的不断完善，其研究方向已开始转向其功能化等方面，目前对于高分散性甚至可溶性的碳纳米管的研究已经越来越多，其功能化分为两种：非共价修饰和共价修饰[9]。

1.1 碳纳米管的共价功能化碳纳米管共价功能化的方法很多，其中羧基化及其衍生反应是修饰CNTs相对简单而且非常成熟的方法[10]。

碳纳米管/活性炭复合微球的制备及其对VB 12的吸附应用卢月美1,2巩前明1,2梁吉1,2,*(1清华大学机械工程系,北京100084;2清华大学先进成形制造教育部重点实验室,北京100084)摘要：采用反相乳液法制备碳纳米管/壳聚糖复合微球(CNTs/CTS),并对其进一步炭化、活化制得碳纳米管/活性炭复合微球(CNTs/AC).以此复合微球为吸附材料,探索了其对中分子代表物质VB 12的吸附.研究结果表明,碳纳米管含量70%(w )的复合微球经水蒸气适当活化后球形度好、吸附性能优异,其对VB 12的吸附量达23.59mg ·g -1,分别是活性炭和大孔吸附树脂的5.4和2.7倍.分析表明这是由于碳纳米管/活性炭复合微球具有发达的中孔结构.关键词：碳纳米管;壳聚糖;复合微球;吸附中图分类号：O643;Q647Preparation of Carbon Nanotubes/Activated Carbon CompositeMicrospheres and Their Application to Adsorption of VB 12LU Yue ⁃Mei 1,2GONG Qian ⁃Ming 1,2LIANG Ji 1,2,*(1Department of Mechanical Engineering,Tsinghua University,Beijing100084,P.R.China ;2Key Laboratory for AdvancedMaterials Processing Technology,Ministry of Education,Tsinghua University,Beijing 100084,P.R.China )Abstract ：Novel carbon nanotubes/activated carbon (CNTs/AC)composite microspheres were prepared by inverse emulsion polymerization,carbonization,and activation,and were applied to the adsorption of VB 12,a representative of middle molecular weight toxins found in the human body.Results show that CNTs/AC composite microspheres with 70%(w )CNTs have good sphericity and their adsorption of VB 12reaches 23.59mg ·g -1,which is 5.4and 2.7times as much as that of activated carbon and macroporous resin,respectively.This is attributed to the more developed mesopores found in the microspheres.Key Words ：CNTs;Chitosan;Composite microsphere;Adsorption[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2009,25(8)：1697-1702多壁碳纳米管(CNTs)除了具有独特中空管状结构外,还可形成大量堆积孔,且以中孔为主[1,2].尤其是碳纳米管还具有较大的比表面积,且表面可修饰多种官能团,因而可用作新型吸附材料.一些研究表明,碳纳米管对人体血液中的中、小分子毒素物质具有较好吸附能力,特别是对中分子毒素物质的吸附远优于活性炭等传统吸附材料[3-5],而且吸附十分迅速[5],因此若应用于血液灌流医疗领域,不仅可以提高疗效,而且可减少灌流时间,减轻病痛.但由于碳纳米管为粉末状,血液相容性差,无法直接将其运用于临床[6],因此,必须将碳纳米管与其他物质复合制备成宏观体.通常作为基体材料的有各种树脂、沥青等,但在生物、医疗领域应用较多的是壳聚糖(CTS).壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,是一种可生物降解的多糖大分子,具有良好的生物相容性、血液August Received:December 23,2008;Revised:April 22,2009;Published on Web:June 19,2009.∗Corresponding author.Email:liangji@;Tel:+86⁃10⁃62773641;Fax:+86⁃10⁃62782413.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (50602026).国家自然科学基金(50602026)资助项目ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica1697Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2009Vol.25相容性和成膜性,且壳聚糖及其分解产物无毒副作用,是近年来应用研究比较活跃的药剂辅料.壳聚糖分子结构中含有游离氨基和羟基,这些基团有良好的化学反应特性,可通过酰化、羧基化、羟基化、鳌合、水解、氧化、接枝、交联等反应制得不同结构和不同性能的壳聚糖衍生物.所以壳聚糖及其衍生物在环保、纺织、印染、生物、医药等领域均有很高的应用价值[7-17].球形被认为是血液灌流吸附剂的理想形状[18].本文主要探索采用壳聚糖为炭的前驱体,制备球形度好、有一定机械强度的碳纳米管/活性炭(CNTs/ AC)复合微球,探讨其对中分子毒素的代表性物质VB12的吸附能力,并与商用活性炭和大孔吸附树脂的吸附性能进行对比.1实验部分1.1试剂与仪器多壁碳纳米管,化学气相沉积法制备,外径约为20-40nm,内径约10nm;乙酸,分析纯,北京现代东方精细化学品有限公司产品;壳聚糖,脱乙酰度逸90.0%,国药集团化学试剂有限公司产品;液体石蜡,北京现代东方精细化学品有限公司产品;span80,分析纯,北京益利精细化学品有限公司产品;戊二醛溶液(50%,w),生化试剂,北京益利精细化学品有限公司;氢氧化钠,分析纯,北京化工厂生产;维生素B12(VB12),生化试剂,国药北京市试剂公司(进口分装);其它试剂均为市售分析纯试剂.商用活性炭和大孔吸附树脂均为廊坊市爱尔血液净化器材厂提供,大孔吸附树脂为聚苯乙烯基.实验用水为去离子水.美国Thermo Electron公司Sorptomatic1990型分析仪;德国蔡司公司LEO⁃1530型热场发射扫描电子显微镜(SEM);美国TA Instruments公司Q5000IR 型热重分析仪(TGA);美国PerkinElmer公司Spec⁃trum Gx型傅立叶变换红外光谱,拉曼光谱(FT⁃IR, FT⁃Raman)仪(分辨率:4cm-1);北京瑞利公司UV9100型紫外⁃可见分光光度计(UV⁃Vis spectrometer);江苏荣华公司SHA⁃B型水浴恒温振荡器.1.2CNTs/AC复合微球的制备与表征采用反相乳液法制备复合微球[19-24].将CTS溶于2%(w)乙酸溶液中形成CTS的乙酸溶液,加入一定量CNTs,混合后制得均匀水相;往装有搅拌器的三口烧瓶中加入液体石蜡和适量span80混溶,构成连续油相;将水相在800r·min-1机械搅拌作用下加入油相,搅拌混合液40min,使水相充分分散在油相中;升温至50℃后滴加50%(w)戊二醛溶液,恒温搅拌1h;戊二醛是一种五碳醛,含有两个醛基,它能快速而不可逆地与氨基反应,生成Schiff键化合物[23,24].一般情况下,Schiff键在酸性条件下不稳定,而在中、碱性条件下比较稳定.但壳聚糖只能溶于酸性溶液,为了解决这一矛盾,先将壳聚糖溶于2%乙酸中,与戊二醛进行交联反应完成后,再加入碱性溶液,将体系pH值调到10左右,则可得到具有稳定Schiff键的网状聚合物———交联壳聚糖(CCTS),依次用热乙醇、丙酮、无水乙醇、去离子水洗至中性,烘干即可获得粒径为0.20-1.00mm的碳纳米管/壳聚糖(CNTs/CTS)复合微球.将此微球进一步炭化、活化以制得碳纳米管/活性炭(CNTs/AC)复合微球.采用傅立叶变换红外分析仪、扫描电镜分析CNTs/CTS复合微球的交联情况和微观形貌,并采用Sorptomatic1990型分析仪分析CNTs/AC复合微球的孔结构.用数码相机拍摄复合微球的外观. 1.3CNTs/AC复合微球对中分子的吸附性能检测依照中华人民共和国医药行业标准YY0464⁃2003(《一次性血液灌流器》),选取维生素B12(分子量为1355)作为中分子毒素的代表.采用静态吸附的方式,通过测定吸附剂对水溶液中VB12的吸附量来评价吸附剂对中分子毒素的吸附性能.准确称取0.1g吸附剂加入到50mL浓度为100mg·L-1的VB12溶液中,在恒温37℃下避光振荡吸附2h后,取样稀释,采用分光光度法在姿=361 nm处测定VB12的浓度,以此计算吸附量.2结果与讨论2.1复合微球的性能2.1.1CNTs/CTS复合微球的FT鄄IR图1是壳聚糖未交联(CTS)及交联(CCTS)的FT⁃IR图(扫描次数为32),其中CTS曲线上1030 cm-1处吸收峰代表一级羟基C6⁃OH,1076cm-1吸收峰代表二级羟基C3⁃OH,1602cm-1吸收峰代表自由氨基的弯曲振动,表示C2⁃NH2的存在[25,26].由图1中CCTS曲线可知,CTS由反相乳液法制备成复合微球后,CTS中的1602、1076cm-1峰消失了,而在1639cm-1出现了新的吸收峰,这是酰胺的特征吸收;同时在1570cm-1处也产生仲胺特征吸收[27],由此可判断CTS上C2⁃NH2和C3⁃OH已与戊二醛的醛基产生了交联,形成了不溶不熔的网状1698No.8卢月美等：碳纳米管/活性炭复合微球的制备及其对VB 12的吸附应用CCTS,而C6⁃OH 则没有与醛基产生反应,保留了下来.这说明CTS 上的基团与醛基反应的活性大小顺序为C2⁃NH 2、C3⁃OH 、C6⁃OH,同时也说明了CNTs 的加入对CTS 的交联反应没有影响.2.1.2CNTs 含量对CNTs/CTS 复合微球成球性能的影响图2为反相乳液法制备的复合微球的外观,由图可见,随着CNTs 含量的增加,复合微球的圆整度和表面光洁度都逐渐变差;当CNTs 含量达到70%(w )时(图2(d)),微球的变形较明显,出现了明显的尖角;在CNTs 含量为80%(w )时,根本不能成球(图2(f)).所以为了保持良好的球形度,CNTs 含量不宜超过70%(w ).图3为70%(w )CNTs/CTS 复合微球的SEM 图,由图可见,复合微球的表面上有弥散分布的CNTs,但没有形成孔洞,因此不能满足多孔材料的要求,故此需进一步进行炭化、活化造孔.2.1.3CNTs/CTS 复合微球的炭化、活化图4为CNTs 和CTS 的热失重曲线(N 2气保护,室温至900℃,升温速率为10℃·min -1).可以看出,CNTs 的失重较小,主要由表面含氧官能团的分解引起的.CTS 的失重率约为70%(w ),在300℃开始急剧分解,至700℃后基本分解完全,之后失重很小.所以复合微球的炭化工艺设定在300-700℃之间进行;而后进一步用水蒸气活化一定时间,则制得多孔CNTs/AC 复合微球.活化温度低于800℃时,水蒸气与复合微球表面上活性点的碳反应速度太慢,很难烧蚀造孔;而活化温度在850℃以上时,烧蚀速度又太快,很难控制,失重太多造成复合微球的强度急剧下降.所以复合微球的水蒸气活化温度定在800℃进行.图5为CNTs/AC 复合微球的扫描电镜图,由图可见,经过炭化、活化之后,由于水蒸气对炭材料具有选择性烧蚀,使复合微球由表及里出现了大小不同的孔,得到了CNTs/AC 复合微球.图1壳聚糖(CTS)和交联壳聚糖(CCTS)的FT ⁃IR 谱图Fig.1FT ⁃IR spectra of chitosan(CTS)and cross ⁃linkedchitosan(CCTS)图370%(w )CNTs/CTS 复合微球的SEM 形貌图Fig.3SEM morphology of 70%(w )CNTs/CTScompositemicrospheres图4碳纳米管(CNTs)和壳聚糖(CTS)的热失重分析Fig.4TGA analysis of CNTs and CTSN 2atmosphere,heating rate:10℃·min-1图2不同CNTs 含量复合微球的外观Fig.2Composite microspheres appearance withdifferent contents of CNTsw (%):(a)0,(b)50,(c)60,(d)70,(e)75,(f)80(a)(b)(c)Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2009Vol.25图6为CNTs/AC 复合微球在77K 氮气吸附等温线,由图可见,70%(w )CNTs/AC 复合微球在77K 氮气吸附等温线与第II 类型吸附等温线相符,表明在其表面上发生了多层吸附,这种吸附剂有5nm 以上的孔[28];其次,等温线的脱附与吸附不重合,具有明显的滞回,滞后圈表明了中孔的存在[29].这些均说明了CNTs/AC 复合微球属于中孔型吸附材料.在相对压力(p /p 0)为0.15-0.31范围内,根据BET (Brunauer ⁃Emmett ⁃Teller)方程做图计算出比表面积,并根据BJH(Barret ⁃Joyner ⁃Halen)模型(Sorptomatic 1990分析仪)来分析孔结构.结果见表1.2.2CNTs/AC 复合微球对VB 12的吸附2.2.1活化时间对CNTs/AC 复合微球吸附VB 12能力的影响800℃下活化,随着活化时间的延长,复合微球对VB 12的吸附能力增强.含70%(w )CNTs/AC 复合微球活化时间为60min 时,对VB 12的吸附量为11.40mg ·g -1;当活化时间为100min 时,对VB 12的吸附量为23.59mg ·g -1;活化时间延长至120min 时,对VB 12的吸附量达29.09mg ·g -1,是60min 时的255.2%.表1为CNTs/AC 复合微球的孔结构及比表面积.由表可知,当活化时间为100min 时,CNTs/AC 复合微球的比表面积为307m 2·g -1,总孔容达0.473cm 3·g -1,其中微孔占5.5%,中孔占70.4%,大孔占24.1%;随着活化时间的延长,各孔容均增大,但比表面积却随着中孔孔容的增大而减小.炭化后的复合微球由不规则排列的微晶和填充或封闭在微晶空隙间的无定形碳所构成,这时的炭化料只有很小的吸附能力,只有经过活化才能制成具有高度发达孔隙结构和大比表面积的活性炭,所以活化是控制孔结构的关键,活化时间越长,碳的烧蚀量就越大.活化时间为100min 时,中孔孔容为0.333cm 3·g -1(表1);而活化时间延长到120min 时,中孔孔容达0.480cm 3·g -1,为大孔吸附树脂的3.6倍[5].这是因为在活化开始阶段(烧蚀率不高于10%的情况下),残留在空隙中的无定形碳首先被除去,微晶之间封闭和堵塞的孔隙即被打开,这时基本微晶的表面就暴露出来[30],这个阶段的微孔和中孔量均增加;当活化继续进行,则暴露出来的微晶层边角上和有缺陷位置上的那些化合价未饱和的活性点碳与水蒸气反应,使微孔不断扩大[30,31],直到相邻的微孔壁被完全消耗而形成孔径较大的中孔和大孔,此阶段,微孔量减少,中孔量继续增加;但进一步延长活化时间,由于中孔的孔壁也被烧蚀,孔壁坍塌形成中大孔,中孔量反而减少.活化收率随活化时间的延长而降低,强度也随之大大降低;收率太低,微球则基本没有强度.当活化收率为90%时,直径为1mm 的CNTs/AC 微球的抗压强度达16N 左右;活化收率降到67%时,直径为1mm 微球的抗压强度仅有约5N;800℃下活化100min 的70%(w )CNTs/AC 复合微球的活化收率为59%,1mm 微球的抗压强度只有约3N.因此初步试验表明,为了兼顾CNTs/AC 复合微球有一定的强度(单粒最低强度要求2.9N),图670%(w )CNTs/AC 在77K 氮气吸脱附等温线Fig.6Adsorption and desorption isotherms of N 2on70%(w )CNTs/AC at 77Kactivated at 800℃for 100min图570%(w )CNTs/AC 复合微球的SEM 形貌Fig.5SEM morphology of 70%(w )CNTs/ACcompositemicrospheres表170%(w )CNTs/AC 孔体积及比表面积Table 1Pore volumes and specific surface areas of70%(w )CNTs/ACt activate V micropore V mecropore V macropore V total pore Smin (cm 3-1)(cm 3·g -1)(cm 3-1)(cm 3-1)(m 2-1)1000.02570.3330.1140.4733071200.02640.4800.1320.639286Pore volumes are obtained by Barret ⁃Joyner ⁃Halen model.1700No.8卢月美等：碳纳米管/活性炭复合微球的制备及其对VB 12的吸附应用活化时间有一个较佳范围,不宜超过100min.2.2.2CNTs 含量对CNTs/AC 复合微球吸附VB 12能力的影响图7为CNTs 含量对复合微球对VB 12吸附量的影响,由图可见,800℃下活化100min 的CNTs/AC 复合微球对VB 12的吸附量随着CNTs 含量的增加而增加.60%(w )CNTs/AC 复合微球对VB 12的吸附量为7.08mg ·g -1;70%(w )CNTs/AC 复合微球对VB 12的吸附量为23.59mg ·g -1,分别是活性炭和大孔树脂对VB 12吸附量的5.4倍和2.7倍(活性炭、大孔树脂对VB 12的吸附量分别为4.367、8.584mg ·g -1[3]).这是因为CNTs 能有效地促进中孔形成.图8为CNTs 含量对复合微球孔结构的影响,由图可知,随着CNTs 含量的提高,复合微球的中孔量显著提高;50%(w )CNTs/AC 复合微球中孔孔容为0.1908cm 3·g -1,而70%(w )CNTs/AC 复合微球中孔孔容达0.333cm 3·g -1;逐渐接近纯CNTs 的中孔孔容0.372cm 3·g -1.而活性炭的中孔孔容仅有0.0553cm 3·g -1,大孔吸附树脂的中孔孔容也只有0.133cm 3·g -1[5].所以,CNTs/AC 复合微球由于具有发达的中孔,而对VB 12的吸附量随CNTs 含量的增加而增大.图9为70%(w )CNTs/AC 复合微球对VB 12的吸附速率曲线,由图9可见,70%(w )CNTs/AC 复合微球(800℃活化100min)25h(1500min)后吸附量达到61.36mg ·g -1,比纯CNTs 的平衡吸附量47.18mg ·g -1[5]还高30%,且还没达到吸附平衡,仍有吸附潜力.在前2h 内吸附速率为0.207mg ·g -1·min -1,比活性炭平均吸附速率(0.154mg ·g -1·min -1)快34%以上.3结论(1)用反相乳液法可制备出圆整的碳纳米管/壳聚糖复合微球,但为保持球形度,碳纳米管的含量不宜超过70%(w ).(2)碳纳米管含量和活化时间都是影响碳纳米管/活性炭复合微球对VB 12吸附能力的主要因素;随着碳纳米管含量增加和活化时间的延长,复合微球对VB 12的吸附能力均增强;但为了保持复合微球一定的机械强度,活化时间不宜超过100min.(3)含70%(w )CNTs/AC 复合微球,800℃活化100min,对VB 12的吸附量达23.59mg ·g -1,分别是活性炭和大孔吸附树脂的5.4和2.7倍,这应归因于其发达的中孔结构.References1Yang,Q.H.;Hou,P.X.;Bai,S.;Wang,M.Z.;Cheng,H.M.Chem.Phys.Lett .,2001,345:182Cheng,H.M.Carbon nanotubes synthesis,microstructure,图8CNTs 含量(w )对孔结构的影响Fig.8Effect of CNTs contents (w )on porestructure图7CNTs 含量对VB 12吸附性能的影响Fig.7Effect of CNTs contents on adsorption VB 12activated at 800℃for 100min图970%(w )CNTs/AC 对VB 12的吸附速率曲线Fig.9Adsorption rate of 70%(w )CNTs/ACactivated at 800℃for 100min1701Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2009Vol.25properties and applications.Beijing:Chemical Industry Press,2002:198-200[成会明.纳米碳管制备、结构、物性及应用.北京:化学工业出版社,2002:198-200]3Ye,C.;Gong,Q.M.;Lu,F.P.;Liang,J.Sep.Purif.Technol.,2007,58(1):24Long,R.Q.;Yang,R.T.J.Am.Chem.Soc.,2001,123:20585Ye,C.;Gong,Q.M.;Lu,F.P.;Liang,J.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2007,23(9):1321[叶超,巩前明,卢方平,梁吉.物理化学学报,2007,23(9):1321]6Malik,D.J.;Warwick,G.L.;Mathieson,I.;Hoenich,N.A.;Streatetal,M.Carbon,2005,43:23177Li,Z.Z.;Liu,J.Q.;Liu,J.H.Sci.Technol.Chem.Indus.,2008,16(1):27[李志洲,刘军强,刘军海.化工科技,2008,16(1):27] 8Su,H.J.;He,X.J.;Tan,T.W.J.Beijing Univ.Chem.Technol.,2003,30(2):19[苏海佳,贺小进,谭天伟.北京化工大学学报, 2003,30(2):19]9Han,D.Y.;Jiang,X.;Xie,C.S.Environ.Chem.,2006,25(6):748 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碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究近年来，碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）作为一种新型纳米材料，引发了广泛的研究兴趣。

由于其优异的力学性能和独特的结构，碳纳米管成为改善传统材料性能的理想增强剂。

本文旨在探讨碳纳米管增强金属基复合材料在力学性能方面的研究现状和发展趋势。

首先，碳纳米管作为增强剂，可以显著改善金属基材料的强度和硬度。

研究证实，当碳纳米管掺杂在金属基复合材料中时，由于其高强度和刚度，可以有效抵抗金属晶粒的滑移和扩散，从而提高材料的抗拉强度和屈服强度。

同时，碳纳米管还能增加复合材料的硬度，因为其针状结构可阻碍位错的运动，从而使材料更难发生塑性变形。

其次，碳纳米管对金属基复合材料的韧性和断裂韧度也有显著的影响。

相比于纯金属材料，碳纳米管可以增加复合材料的断裂韧度。

这是因为碳纳米管具有高强度和高韧性的特点，能够吸收和分散外载荷，在复合材料中形成桥梁效应，提高其韧性。

此外，由于碳纳米管材料表面的高能位缺陷，能够吸附并扩散裂纹的尖端，进一步抑制裂纹的扩展速率，从而提高复合材料的断裂韧度。

不仅如此，碳纳米管还可以提高金属基复合材料的疲劳寿命和耐蚀性。

由于其高强度、高模量和良好的润湿性，碳纳米管可以抵抗金属表面的应力腐蚀和疲劳裂纹扩展，延长金属基复合材料的使用寿命。

同时，碳纳米管还能够吸附和吸收金属表面的有害离子和分子，提高复合材料的耐腐蚀性能。

然而，在实际应用中，碳纳米管增强金属基复合材料还面临一些挑战。

首先，碳纳米管的分散性是影响复合材料力学性能的重要因素。

碳纳米管的高表面能使其易于团聚，在复合材料中形成团簇，导致性能不稳定。

因此，如何实现碳纳米管在金属基复合材料中的均匀分散是当前亟待解决的课题。

此外，碳纳米管与金属基材料之间的界面相互作用也是影响复合材料性能的关键因素之一。

界面的相容性和结合强度直接影响复合材料的力学性能。

寻找合适的界面改性方法和结构设计，以增加碳纳米管与金属基材料之间的结合力，实现优化的界面效果，是进一步提高复合材料性能的重要课题。

壳聚糖衍生碳包覆纳米硅复合材料锂离子电池性能研究吴强;李正伟;周建华;张冬梅;党锋;刘文平;苗蕾【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2024(38)10【摘要】硅负极材料因具有较高的理论容量(Li22Si5合金相对应4200 mAh/g)、较低的工作电压(0.2~0.3 V vs Li/Li+)和地球上丰富的原材料储备,成为代替石墨负极的理想材料之一。

但是,低电导率及在循环过程中发生剧烈体积膨胀导致电极失效问题限制了硅负极材料的进一步发展。

因此,本工作通过物理法利用壳聚糖和石墨对纳米硅实现碳包覆和复合,制备壳聚糖/石墨@纳米硅复合材料(C/G@Si复合材料),对C/G@Si复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究。

结果表明:随着石墨添加量的提高,C/G@Si复合材料的可逆比容量略微下降,循环性能和导电性能显著提高。

当添加50%(质量分数)石墨时,在100 mA/g的电流密度下,C/G@Si复合材料的首次放电比容量为1136.1 mAh/g,循环充放电100次后剩余容量保持在658.5 mAh/g,展示出优异的电化学性能,对进一步推广硅碳负极材料具有一定的参考价值。

【总页数】6页(P8-13)【作者】吴强;李正伟;周建华;张冬梅;党锋;刘文平;苗蕾【作者单位】桂林电子科技大学材料科学与工程学院;山东大学材料科学与工程学院;中国有色桂林矿产地质研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TB332【相关文献】1.硅碳纳米包覆革新锂离子电池石墨负极2.纳米碳管结构差异对树脂炭包覆硅/纳米碳管复合材料电化学性能的影响3.碳包覆硅/碳复合材料的制备与性能研究4.MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究5.锂离子电池用聚多巴胺衍生碳包覆硅纳米颗粒复合材料的制备与性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：一种碳纳米管与金属纳米粒子复合材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：张光晋,李诗文
申请号：CN201010033639.1
申请日：20100104
公开号：CN101774538A
公开日：
20100714
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种碳纳米管与金属纳米粒子的复合材料，以重量计，采用以下方法制备而成：将表面官能化的碳纳米管与0.05～40％金属化合物水溶液混合后与0.1～40％催化剂溶液和还原剂混合，紫外灯下照射或将0.1～40％的催化剂溶液和还原剂混合，紫外灯下照射后再加入已混合好的表面官能化的碳纳米管与0.05～40％金属化合物水溶液制得，本发明操作简单，制备条件温和、在室温下反应、具有环境友好等特点。

申请人：中国科学院过程工程研究所
地址：100190 北京市海淀区中关村北二条1号
国籍：CN
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壳聚糖修饰碳纳米管的制备章平贵;薛国辉;华琳;赵林;戴革;周南进;谢大泽【摘要】目的研究壳聚糖修饰碳纳米管的复合物较未修饰的碳纳米管功效.方法采用混酸液相氧化法,对碳纳米管进行纯化氧化,壳聚糖对碳纳米管表面修饰采用表面沉积交联法实验法.结果电子显微镜下可见,修饰的团聚现象明显改善,碳纳米管变短,管身较为平直,端口基本打开,壳聚糖修饰碳纳米管后壳聚糖与碳纳米管相结合.结论壳聚糖与碳纳米管结合物有助于接下来进行的生物学研究.【期刊名称】《江西医药》【年(卷),期】2019(054)002【总页数】3页(P121-122,125)【关键词】碳纳米管;壳聚糖;复合物【作者】章平贵;薛国辉;华琳;赵林;戴革;周南进;谢大泽【作者单位】江西省医学科学院分子医学研究,南昌 330006;江西省九江市第一人民医院,九江 332000;江西省九江市第一人民医院,九江 332000;江西省医学科学院分子医学研究,南昌 330006;江西省医学科学院分子医学研究,南昌 330006;江西省医学科学院分子医学研究,南昌 330006;江西省医学科学院分子医学研究,南昌330006【正文语种】中文【中图分类】R332随着时代的发展，纳米科技被视为21世纪关键的高新技术之一。

纳米材料具有不同于传统材料的特殊性能，应用于疾病诊断和治疗的各个方面[1]。

众所周知，因碳原子在组成生物大分子如氨基酸、核苷酸、单糖等中的重要作用，碳被认为生命中最基本的元素。

1991首次发现碳纳米管（carbon nanotubes，CNT），自此碳纳米管逐步引起重视。

壳聚糖（chitosan，CS）是一种天然高分子多糖，因其生物相容性好、低毒以及在体内可降解性并具有很多独特的生理功能。

在医药、化工、材料、生物技术、食品与营养、农业与环境保护等多个领域都有着广泛的应用。

在医学上，CS具有可提高机体免疫、预防癌症、降血压及降血脂等[2]生理活性故常被用为药物辅料甚至主药如壳聚糖胶囊[3]。

碳纳米管微胶囊制备与应用进展
曾少华;申明霞;段鹏鹏;刘乙睿;郑鸿奎;薛逸娇
【期刊名称】《粘接》
【年(卷),期】2016(37)5
【摘要】介绍了碳纳米管(CNTs)微胶囊的组成及特性,探讨了CNTs微胶囊的制备方法、影响因素以及在复合材料自修复、相变材料改性、缓释和贮能材料改性等方面的应用,并总结了CNTs微胶囊研究存在的问题与不足,提出了未来可能的研究方向.
【总页数】5页(P39-42,68)
【作者】曾少华;申明霞;段鹏鹏;刘乙睿;郑鸿奎;薛逸娇
【作者单位】河海大学力学与材料学院,江苏南京211100;河海大学力学与材料学院,江苏南京211100;河海大学力学与材料学院,江苏南京211100;河海大学力学与材料学院,江苏南京211100;河海大学力学与材料学院,江苏南京211100;河海大学力学与材料学院,江苏南京211100
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
【相关文献】
1.微胶囊碳纳米管储能材料的制备与表征 [J], 倪卓;白嘉健;曾茵茵
2.乳化剂分散碳纳米管/复配蜡微胶囊的制备及表征 [J], 张丽燕;李怡蕙;刘国洪;李彦庆;周莉;赵德智;王立新
3.碳纳米管和纳米铝改性相变微胶囊的制备及特性 [J], 周宇飞;仇中柱;乐平;李芃;姜未汀;姚远;张涛;李春莹
4.沥青路面自修复碳纳米管改性微胶囊的制备研究 [J], 颜鲁春;魏佳
5.复合纳米铝和羧基化碳纳米管相变微胶囊的制备及特性 [J], 王志楚;周宇飞;乐平;姜未汀;姚远;张涛;仇中柱
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专利名称：一种制备二茂铁功能化碳纳米管复合材料的方法专利类型：发明专利
发明人：吴晓苹,蒋玲珊
申请号：CN201310383534.2
申请日：20130829
公开号：CN103466595A
公开日：
20131225
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种硫醇-烯点击化学制备二茂铁功能化碳纳米管复合材料的方法，采用酸氧化改性法对多壁碳纳米管表面进行羧基功能化，然后借助与氨基硫醇的酰胺反应进行表面巯基改性，再选用合适的含碳碳双键的二茂铁衍生物，通过硫醇-烯点击化学反应，制备二茂铁功能化碳纳米管复合材料。

本发明的制备方法反应条件温和、工艺简便，所制备的二茂铁功能化碳纳米管复合材料具有良好的分散均匀性、稳定性、导电可逆性、电催化性和生物相容性，成本低廉，可以作为新型功能化纳米复合材料，应用于导电材料、化学与生物传感器及生物分析等领域。

申请人：福州大学
地址：350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城学园路2号福州大学新区
国籍：CN
代理机构：福州元创专利商标代理有限公司
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碳纳米管对水泥基材料微观结构的影响研究
陈念慈;李若菲;黄点秋;胡一佳;魏明涛;刘嘉涵
【期刊名称】《当代化工研究》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】纳米改性水泥基材料中碳纳米管的加入会显著影响其微观结构及宏观性能。

通过系统地总结国内外近年来碳纳米管对纳米改性水泥基材料微观结构的影响的相关研究成果,分析了碳纳米管的自身性质、分散方法和填充效果对水泥基材料
水化特性、孔结构及微裂缝的影响。

分析发现碳纳米管一定程度上可以促进水化反应,并改善材料孔结构分布。

此外,总结了碳纳米管水泥基复合材料的力学性能研究。

基于现有成果,碳纳米管对水泥基材料微观结构及宏观性能的影响还需要进一步研究。

【总页数】4页(P37-40)
【作者】陈念慈;李若菲;黄点秋;胡一佳;魏明涛;刘嘉涵
【作者单位】上海师范大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU528
【相关文献】
1.MDF水泥基复合材料的微观结构与水敏性关系(Ⅱ)——未反应水泥含量的影响
2.水泥基复合材料集料与浆体界面研究综述(二):界面微观结构的形成、劣化机理及其影响因素
3.碳纳米管-水泥基复合材料的力学性能和微观结构
4.废玻璃粉对水泥
基挤出材料力学性能及微观结构的影响5.硅灰对磷酸镁水泥基注浆材料早期力学性能及微观结构的影响
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