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

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。
碳纳米纤维的制备及应用

化学气 相沉积(V ) C D法是利用低廉 的烃类 化合物作原 料 , 在一定的温度 (o ℃ ~1 0 % ) , 5o 0 0 下 使烃类化 合物在金属催化 剂上进行热分解来合 成碳纳米纤维 的方法。
为不具有市场势力的所有厂商无 限制时的污染排放总量 。同 样可解 出满足该模型的一个解x , 不妨设
米 纤 维在 复合 材 料 、 离子 电池 负极 材 料 、 米 电子 器 件 、 氢材 料 等 方 面 广 阔 的应 用前 景 。 锂 纳 储
关键 词 : 纳 米 纤 维 碳 静备 方 法 】 应 用
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2 喷淋法 ) 喷淋法是将催 化剂混于苯等液态有机物 中, 然后将含催化 剂 的混合溶液喷淋 到高温反应室 中, 制备 出碳 纳米纤维 。该方 法可实现催化剂的连续喷人 ,为工业 化连续生产提供 了可能 ,
但催化剂与烃类气体 的比例难以优化 , 喷淋过程 中催化剂颗粒 分布不均匀 , 且很难 以纳米级形式 存在 , 因此所得 产物中纳米
1 前 言 .
211 热化学气相沉积法 . .
碳 纳米纤 维( abnN nf es 称C F ) 由多层 石 墨 C ro ao br 简 i N s是 片卷 曲而成的纤维状 纳米炭材料 , 的直径一般在1 它 0n m一50 0 a 长度分布在05 m~10 m, m, . 0 是介 于纳米碳管和普通碳纤 维之间 的准一维碳材 料 , 具有较高 的结晶取 向度 、 较好的导 电 和导热性能 。碳纳米纤 维除 了具有化学气相沉 积法生长 的普 通碳纤维低密度 、 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 少 、 长径 比大 、 比表面积大 、 结构致密等 优点 。它是一种高性能纤维 , 既具有碳材料 的 固有本征 , 又兼
碳纳米纤维的特点及应用领域

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。
纳米碳纤维及其应用

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

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。
纳米碳纤维

6.碳纳米纤维的热学性能与应
用。
由于热传导率在两个方向上的
喷淋法是在一定的压力条件下, 气相流动催化法是将含有 将纳米级催化剂〔如金属细粉、 金属的有机物〔如二茂铁〕 二茂铁等〕颗粒按一定的比例 参加到碳氢化合物中作为 混入苯等液体有机溶剂中,然 催化剂的前驱体直接加热, 后将含有催化剂的混合溶液喷 并将其以气体形式与烃类 淋到高温反响中,制备出纳米 气体一起引入高温反响室, 碳纤维。采用喷淋法生长碳纤 经过不同的温度反响区完 维可以实现催化剂的连续注入, 成催化和烃类气体的分解, 为工业的连续化消费提供了有 分解的金属颗粒作为催化 利条件。然而在喷淋过程中催 剂分散在整个反响室空间, 化剂颗粒分布不均匀以及它与 而热解生成的碳原子在纳 烃类气体的比例很难控制,导 米级催化剂催化下生长成 致该方法消费的碳纳米纤维所 碳纳米纤维。 占比例很小。
静电纺丝是一种对高分子溶液
或熔体施加高压进展纺丝来制备碳 纳米纤维的新方法。
原理可以参照图1- 1进展说明, 它首先将聚合物溶液或熔体带上成 千至上万伏的静电,带电的聚合物 在电场的作用下首先在纺丝口形成 泰勒〔Taylor〕锥,当电场力到达 能抑制纺丝液内部张力时,泰勒锥 体被牵伸,且做加速运动,运动着 的射流被逐渐牵伸变细,由于其运 动速率极快,而使得最终沉积在搜 集板上的纤维成纳米级,形成类似 非织造布的纤维毡。纤维毡在空气 中经过280℃、30 min左右的预氧 化及在N2气氛中经过800℃~ 1000℃的炭化处理最终得到纳米碳 纤维。
纳米碳纤隔热膜_解释说明

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。
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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。
二、制备制备纳米碳纤维的三种主要方法以及特性是:(1) 基体法在石墨或陶瓷基体上分散纳米级催化剂颗粒的“种粒”,并在高温下通人碳氢气体化合物,热解后在催化剂颗粒上析出纳米碳纤维[2]。
利用基体法可制备出纯度较高的纳米碳纤维,但由于超细催化剂颗粒的制备较为困难,且受从板温度和热解气体浓度不均及催化剂粒子在基板上分布不均等因素的影响,纤维生长疏密不匀,也很难得到直径较细的制品。
此外,纳米碳纤维仅在有催化剂的基体上生长,产量不高,难以连续生长,不易实现工业生产。
(2) 喷淋法在苯等液体有机化合物中掺人催化剂,并将含催化剂的混合溶液在外力作用下喷淋到高温反应室中,制备出纳米碳纤维[3]。
喷淋法可实现催化剂连续喷入,为工业化连续生产提供了可能,但催化剂与烃类气体的比例难以优化,喷淋过程中催化剂颗粒分布不均匀,且难以达到纳米级形式存在,因此该法生产的纳米碳纤维比例很小,且存在一定的碳黑。
(3)气相流动催化法利用此方法可制备出直径为50~200 nm的纳米碳纤维。
其主要的特征是:催化剂并不附着在基体上,也不像喷淋法那样将催化剂前i%体分散在碳源溶液中,而是直接加热催化剂前驱体,使其以气休形式同烃类气体一起引人反应室,经过不同温度区完成催化剂和烃类气体的分解,分解的催化剂原子逐渐聚集成纳米级颗粒,热解生成的碳在纳米级催化剂颗粒上生成纳米碳纤维[4]。
气相流动催化法可以连续生产,单位时间内产量最大,目前利用该法已实现大量生产纳米碳纤维,是三个方法中最可取的一个方法[5]。
三、性能及其应用1.纳米碳纤维的力学性能与应用纳米碳纤维阁力学性能相当突出。
通常情况下,宏观物体的原子分子间电荷的作用力几乎是全部抵消的,但在纳米尺度,这种电荷的作用力没有完全抵消,纳米碳纤维的有序排列让这些电荷间的作用力充分地显示出来,这些电荷间作用力叠加的效果远远可以超过我们可以想象的其他力。
研究表明,纳米碳纤维同时具备高强度、高弹性和高刚度,在提高复合材料力学性能和分子器件方面已显示出巨大的潜力。
对纳米碳纤维进行表面处理,以改进它与树脂基体的物理与化学连接。
经表面处理的纳米碳纤维可提高纯树脂的强度和模量性能4~6倍。
作为结构复合材料增强剂的现实应用是改性基体材料,少量的纳米碳纤维加入到环氧树脂,可极大改进纳米碳纤维复合材料的层间剪切强度,抗拉力、压力、弯曲等力学性能。
纳米碳纤维是制备复合材料的理想的轻质增强材料。
2.纳米碳纤维电学性能与应用在电性能方面,纳米碳纤维用作聚合物的填料具有独特的优势,由于纳米碳纤维的直径很小,用传统方法很难直接测量出单根纤维的电阻。
M.Endo等用四引线法测量了纳米碳纤维在长度方向的电阻,测试结果表明碳化后纤维的电阻率为1×10Ω·㎝,而石墨化后纤维的电阻率为1×10-4Ω·㎝。
加入少量纳米碳纤维即可大幅度提高材料的导电性,与以往为提高导电性而像树脂中加入的碳黑相比,纳米碳纤维有高的长径比,因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。
同时,由于纳米碳纤维的本身长度极短而且柔曲性好它们填入聚合物基体时不会断裂,因而能保持其高径比。
由于纳米碳纤维直径细且导电,在纺织品中添加少量纳米碳纤维,既可以防止静电的产生,同时又不会影响纺织品的舒适性。
对于面板类的静电喷漆,要求电阻率达到104~106Ω·㎝,加入少量3%纳米碳纤维就可以达到这一要求。
而加入一般碳纤维往往不能满足要求,因为一般碳纤维直径太大,使静电喷漆表面而太粗糙。
纳米碳纤维直径很细,静电喷漆表面可以达到A级光洁度[6]。
3. 纳米碳纤维的热学性能与应用由于纳米碳纤维独特的细长结构,使得其热传导性与平行于轴线方向上表现出很大的不同。
平行于轴线方向的热传导性可以与具有最高的热传导率的金刚石相媲美;而垂直与轴线方向上,热传导率又非常小。
这可能是纳米碳纤维在与轴线垂直方向上的长度数量级要比电介质最可能的点阵振动的波长大,使弥散的纳米碳管或纳米碳纤维有效地形成散射声子的界面,从而减少热传导。
由于热传导率在两个方向上的明显差异。
科学家们可以通过适当地排列纳米碳纤维获得良好的各向异性热传导材料。
中科院物理研究所谢思深研究小组为了研究纳米碳纤维热学性能,开发了一种同时测量细条状导电样品的热导率和比热容的3w方法。
这种测量方法使得热学性质的测量如同电阻测量那么容易。
对于铂丝的测量结果证明这种方法是简单、正确和可靠的,用来测量极微量样品的热导率比热容,优于常规方法。
4. 纳米碳纤维电磁性能与应用近年来对纳米碳纤维的研究发现,在平行于管的轴向外加一磁场时,既有金属导电性的碳纳米管表现出Aharonov-Bohm(简称A-B效应),也就是说,在这种情况下通过碳纳米管的磁通量是量子化的,金属筒外加一平行于轴向的磁场时,金属筒的电阻作为筒内的磁通量的函数将表现出周期性振荡行为,以h/2e(h为普朗克常数,e为电子电量的绝对值)为周期的电阻振荡行为又称为AAS效应。
最近,有研究小组在碳纳米管中实现了对AAS效应的测量。
可以预计,碳纳米管将取代薄金属圆筒,在电子器件小型化和高速化的进程中发挥重要作用。
5. 纳米碳纤维储氢性能与应用前人的研究结果表明,纳米碳纤维是一种优良的储氢材料。
由于纳米碳纤维具有独特的孔腔结构,因此比表面积极大,可以作为多种气体的快速吸附介质。
由于纳米碳纤维独特的晶格排列结构,其储氢数量大大的高过了传统的储氢系统。
纳米碳纤维层与层间距为0.343nm,还能产生一些带有斜口形状的层板,层间距为0.337nm。
而分子氢气的动力学直径为0.289nm,所以,纳米碳纤维能用来吸附氢气。
另外,由于这些层板之间的氢的结合是不牢固的,降压时能够通过膨胀来放出氢气,直到系统将为常压[7]。
大量的研究表面,纳米碳纤维是一极具前途的储氢材料,有望促进和推动氢能的利用,特别是氢能燃料电池的汽车的早日实现。
6.新型的催化剂载体经过表面处理的纳米碳纤维负载贵金属催化剂,由于纳米碳纤维颗粒比较小,结构可控,而且表面经过一定的处理,使得贵金属很好的负载到纳米碳纤维表面,并很好的结合并分散,所以作为烯烃加氢催化剂一般都有很好的催化活性,使反应有很好的转化率以及选择性。
有人对纳米碳纤维做催化剂载体进行研究发现,用纳米碳纤维做载体负载金属制备的催化剂与用活性碳或Al2O3做载体所制备的催化剂相比有更高的转化率,研究者用透射电镜观察了它的形态,发现纳米碳纤维做载体所制备的负载金属催化剂金属颗粒非常小且成六边形,它们的表面分布均匀。
这可能是由于金属与载体之间非常强的作用力而使金属在载体表面得以均匀的负载[8]。
四、结论纳米碳纤维是一项多学科交叉、多技术集成的系统工程,有着广阔的应用前景:如碳纳米管储氢、锂离子充电电池的电极材料、微区、放射性清洁及同位素分离、纺织混纺材料、高强度碳纤维复合材料、纳米电子器件、催化纤维和膜工业、可溶性碳纳米管试剂、碳纳米管肌肉等。
随着我国经济的快速发展,国内对纳米碳纤维的需求与日俱增。
纳米碳纤维已成为当代纤维研究领域的热点,世界上许多国家尤其是美国特别重视碳纳米纤维的研究,我们没有理由等闲视之,应抓住机遇,加强碳纳米纤维技术的理论和应用研究,可以预见在不久的将来随着科技的进步和对材料性能要求的不断提高,纳米碳纤维所具有的优越性将会越来越被重视。
参考文献[1] 赵稼祥.纳米碳纤维及其应用,纤维复合材料, 2003,12.3(48)[2] Jayasankar M, Chand R ,Gupta S eta l.<Carbon> ,1995 , 33 :253[3] Ishioka M, Okada T, Maysubara K. <Carbon> ,1992 ,30 :859[4] Max L. Lake , Lecture presented at conference “Global Outlook for Car-bon Fiber2002”.Oct.21 - 23 ,Raleigh ,NC. USA[5]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[6]曹莹,吴林志,张博明.碳纤维复合材料界面性能研究.复合材料学报.2005,5.2(17)[7]黄宛真,鱼骨状纳米碳纤维与多壁纳米碳管的制备及其储氢—储锂性能研究.2005,4.1(26)[8]李克许,朱俊,顾雄毅.新型催化剂载体—纳米碳纤维.材料科学化工之友.2006,1(11)。