取向碳納米管高分子新型復合材料的制備及應用

李佳倫

摘 要：隨著碳納米管高分子復合材料被廣泛應用，但是還存在碳納米管結構難以調控和性能無法得到保證問題，制備取向碳納米管高分子復合材料新方法，可以互動膜狀和纖維狀復合材料。本文通過對于化學氣相沉積方法合成研究，提高對于高質量碳納米管陳列，具有非常普遍的適用性，同時通過對于物理性能研究，要對碳納米管復合材料機械強度和導電率數據分析，保證碳納米管高分子材料作為新型電極太陽能電池合理應用。

關鍵詞：碳納米管；高分子；復合材料；制備應用

一、碳納米管高分子新型復合材料制備概念

碳納米管是由石墨片層卷繞形成的中空管，根據層數不同，可以分為單壁和多壁碳納米管，獨特的結構賦予了碳納米管的力學和店里學性能，需要合理提高楊氏量和拉伸強度，同時要對于碳納米管的結構材料、電子器件和生物醫藥化學特性合理認識。有效的解決制備碳納米管復合材料，提高分子復合形成宏觀尺度認識，通常情況下碳納米管之間會有微小的結構差異變化，需要重視對于碳納米管高分子復合材料大規模制備管理，提高材料的高強度、高電導率和高熱穩定性，從而保證材料柔和性、低成本和容易加工特點，實現復合材料高效作用，提高復合材料碳納米管制備抗靜電性，提高產品機械性能，保證材料結構合理性。

二、取向碳納米管高分子復合材料制備方法

1.制備主要方法可以分為三種辦法，溶液混合、熔融混合和原位合成，這些方法都被廣泛應用，但是還面臨很多挑戰，碳納米管在高分子無規聚集，使得復合材料無法充分被利用，需要不斷提高對于碳納米管優異性能，防治出現拉伸強度和電導率過高問題。如果出現嚴重影響和限制碳納米管高分子復合材料，需要提高對于外加電場、機械拉伸、旋轉澆鑄和靜電紡絲技術，還要及時解決碳納米管無規聚集問題，提高對于碳納米管取向性認識，如果碳納米管取向度和結構可控性不能得到保障，需要合理對于復合材料性能提高認識。

2.隨著課題對于碳納米管陣列和纖維材料認識，需要不斷提高對于碳納米管高度取向排列分析，結合取向碳納米管材料模板，實現對于高認字溶液熔融，提高對于試驗參數陣列可紡性規律認識。在制備高質量可紡性陣列和碳納米管基礎上，實現對于電學性能取向復合材料認識，提高新型電極太陽能電池應用管理。

三、取向碳納米管高分子新型復合材料制備方式

1.首先要做好對于可紡碳納米管陣列制備工作，通過常壓化學氣相沉積方法制備，一般長度要至少能夠超過一米，制備可紡碳納米管陣列過程中，一般需要三個復合要求，碳納米管管徑分布、合適的碳納米管密度和干凈的碳納米管表面，這些參數都可以通過改變催化劑方式，實現對于規劃及粒子有效的控制管理，減少無定形碳納米管。

2.利用催化劑制備主要是通過化學氣相沉積法制備碳納米管陣列方式，常用的催化劑包括鐵和鈷，同時還要進一步提高對于基地和催化劑引入三氧化二鋁緩沖，防止出現高溫催化劑納米粒子之間相互作用。在使用鐵催化劑中，可以通過鐵和三氧化二鋁通過電子蒸發制備方式，基底表面是硅片，通過試驗發現，對于腔體絕對壓力要合理控制好可紡陣列，提高質量催化劑制備，深入研究制備催化劑生長碳納米管。

3.沉積速率越慢情況下催化劑膜就會越均勻，同時也非常適合真毒碳納米管陣列，通過試驗發現，蒸鍍速率太低時候，得到催化劑不能正常生長，需要對于影響催化劑表面形貌和粗糙沉積膜實現密度規整管理。如果出現影響催化劑膜裂解問題，要提高蒸鍍速率，制備過程中及時滿足催化劑使用，在體系中適當提高對于三氧化二鋁沉積速率，鐵的最佳蒸鍍速率一般是0.5a/s。

4.另一個就是催化劑厚度問題，對于碳納米管陣列可紡性需要提高對于三氧化二鋁無規和多孔特點認識，提高鐵膜裂解顆粒，鐵膜厚度直接影響到顆粒大小，需要合理提高對于鐵膜密度認識。厚膜產生可以得到較大密度顆粒，形成鐵顆粒密度如果降低陣列，需要不斷提高聚集顆粒大小。

四、取向碳納米管高分子新型復合材料制備影響因素

1.氣體的通入順序會直接影響到化學氣相沉積制備，需要提高對于碳納米管陣列使用，氣體主要包括氬氣、氫氣和乙烯等，氬氣屬于惰性氣體，氫氣可以用于還原鐵膜，使鐵膜裂解成顆粒形狀，催化劑沉積也屬于無定形碳脫落。生長過程中氫氣和乙烯氣體通入順序對于陣列可紡性有很大影響。在升溫過程中需要提高鐵膜升溫過程裂解均勻管理，保證碳納米管達到合理溫度，實現鐵膜顆粒發生良好聚集，通過掃描電鏡觀察可以提高對于溫度冷熱催化劑管理。

2.升溫速率和生長時間也是影響碳納米管高分子復合材料制備問題，如果沒有發生陣列需要提高可紡性，同時還需要不斷提高多數情況對于催化劑顆粒裂解，根據生長時間和反應溫度對于陣列分析，提高碳納米管表面干凈，獲得高性能碳納米管材料，保證生長時間和反應溫度提高，對于導致無定形雜質問題，要合理管理。

五、結語

碳納米管高分子復合材料已經被廣泛研究和使用，長期備受關注，但是同時也存在很多挑戰，比如碳納米管無規聚集，結構難以調控，性能上也無法滿足需要。需要提出制備取向碳納米管高分子復合材料新方法，獲得膜狀和纖維狀復合材料，制備長期關鍵化學氣相復合材料沉積，提高碳納米管陣列。碳納米管取向復合材料還存在一定機械強度和導電率數量級區別，需要不斷提高對于碳納米管高分子復合材料電極太陽能電池應用管理，從而保證對于碳納米管高分子復合材料制備管理。

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