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固体所在碳纳米管应用研究中取得进展

2019-12-04 22:33:24来源:励志吧0次阅读

碳纳米管具有优异的力学、电学性能,同时具有密度小、比表面大等优点,在聚合物复合材料的增强、增韧、导电和阻燃等方面发挥着重要作用,在学术和商业领域也引起了广泛关注。近期,中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所纳米材料应用研究中心研究人员在碳纳米管材料的应用研究方面取得了进展。研究发现:强极性纳米粒子在降低由覆盖在碳纳米管上的聚合物薄层引起的势垒、促进碳纳米管之间电子跃迁等方面发挥着重要的作用。

由于碳纳米管具有很大的比表面积和长径比,碳纳米管间存在着较强的范德瓦耳斯力和物理缠绕,使得碳纳米管在聚合物机体中的分散变得异常困难,从而限制了碳纳米管的应用,而碳纳米管的化学或物理改性为碳管的良好分散提供了一个有效途径。然而,包覆或接枝到碳管上的聚合物薄层又增加了碳管之间的电子跃迁势垒,阻碍了碳纳米管之间的电子跃迁,从而限制了复合物电性能的提高。而强极性纳米粒子的加入则有效的降低了因覆盖在碳纳米管上的聚合物薄层引起的碳纳米管之间的势垒,促进了碳纳米管之间的电子跃迁(见图1),从而在不增加碳管含量的条件下提高了复合物的电性能(见图2)。此外,该中心研究人员还发现碳纳米管与传统无卤阻燃剂在阻燃方面也存在协同效应(见图3)。

固体所的一发现在提高聚合物复合物的导电和电磁屏蔽性能方面提供了新的方法思路,同时又赋予了导电聚合物复合物一些新的性能(如负离子释放、远红外保健和抑菌防霉变等)。此外,这项发现还可以有效减少碳纳米管的添加量,降低使用成本,具有规模化推广应用的价值。

相关研究成果发表在《物理化学杂志》(J.Phys.Chem.C2012,116,12814-12818)、《聚合物》(Polymer2013,54,3334-3340)和《复合物科学与技术》(CompositesScienceandTechnology2013,82,8-14)。

上述研究工作得到了国家自然科学青年基金的资助。

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