树脂基碳纳米管
碳纳米管及碳纤维增强环氧树脂复合材料研究进展_邱军
收稿:2011-04-25;修回:2011-07-18;基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2009A A03Z528);作者简介:邱军,男,工学博士,教授,博士研究生导师,研究方向为高性能聚合物基复合材料;E -mail :qiujun @tong ji .edu .cn .碳纳米管及碳纤维增强环氧树脂复合材料研究进展邱 军,陈典兵(同济大学材料科学与工程学院,先进土木工程材料教育部重点实验室,上海 201804) 摘要:碳纳米管与碳纤维具有优异的力学、电学等性能,广泛用做复合材料增强体,但目前碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料的研究具有一定的局限性,只考虑了两相材料间的作用,即仅对单一相进行处理而忽略了另一相的改性。
本文从碳纳米管/碳纤维协同增强环氧树脂基体复合材料的思路入手,结合自己的研究成果,综述了国内外相关研究进展。
从研究结果可以看出,将三相材料之间完全有效地联系起来,发挥三者间的协同效应,复合材料的性能可以发生质的飞跃。
关键词:碳纳米管;碳纤维;环氧树脂;三相复合材料引言日本科学家Iijim a [1]在1991年首次发现碳纳米管(CN Ts )。
碳纳米管具有着优异的力学、电性能和热性能,抗拉强度达到200GPa ,弹性模量可达1TPa ,并且具有低密度、高长径比等结构特点,因此成为聚合物复合材料的理想增强材料。
碳纤维(CF )具有十分优异的力学性能,同时耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、低热膨胀系数、导电导性、电磁屏蔽性优良等。
碳纤维复合材料同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气等领域[2]。
环氧树脂(EP )是一种高性能复合材料基体,具有优良的机械性能、绝缘性能、耐腐蚀性能、黏接性能和低收缩性能。
当前以环氧树脂为基体的高性能复合材料应用广泛,碳纳米管/环氧树脂复合材料和碳纤维/环氧树脂复合材料凸显了优异的力学和综合性能,那么如何再进一步提高这两类复合材料的性能呢?本文在简要综述碳纳米管和碳纤维对环氧树脂复合材料性能改善的前提下,进一步综述了碳纳米管/碳纤维/环氧树脂三相复合材料的研究进展,并对其可能的发展进行了预测。
碳纳米管
(B)热解法：这种方法也很简单，将一块基板放 进加热炉里加热至600℃，然后慢慢充入甲烷 一类的含碳气体。气体分解时产生自由的碳原 子，碳原子重新结合可能形成碳纳米管。
优点：最容易实现产业化，也可能制备很长的 碳纳米管。
缺点：制得的碳纳米管是多壁的，常常有许多 缺陷。与电弧放点法制备的碳纳米管相比，这 种碳纳米管抗张强度只有前者的十分之一。
初步估算，碳纳米管的强度大概是钢的100倍。 Lieber运用STM技术测试了碳纳米管的弯曲强度， 证明碳纳米管具有理想的弹性和很高的硬度。因此 用碳纳米管作为金属表面上的复合镀层，可以获得 超强的耐磨性和自润滑性，其耐磨性要比轴承钢高 100倍，摩擦系数为0.06～0.1，且还发现该复合镀层 还具有高的热稳定性和耐腐蚀性等性能。
（C）浓硝酸氧化法
将碳纳米管加入到浓硝酸中搅拌，超声波分散 后加热回流处理。自然冷却后用蒸馏水稀释、 洗涤至中性，经真空干燥、研磨后既得到纯化 处理的碳纳米管[14]。
优点：经过适当浓度硝酸氧化处理一定时间的 CNTs，其基本结构未发生本质变化，而表面 活性基团显著增加，在乙醇中分散浓度、均匀 性、稳定性得到提高，在复合材料中的分散均 匀性及与树脂的结合性能也得到相应提高。硝 酸氧化处理是CNTs表面活化的有效方法。
中美科学家在研究中对合成碳纳米管常用的化 学气相淀积方法进行了改进。改进结果显示，在化 学气相淀积过程中加入氢和另外一种含硫化合物后， 不仅能制造出更长的碳纳米管束，而且这些碳纳米 管束可由单层碳纳米管通过自我组装而有规律地排 列组成。
研究人员认为，他们的新方法作为一种更为简便 的替代工艺，也许还可以用来生产高纯度的单层碳 纳米管材料。
碳纳米管的氨基化对环氧树脂力学性能的影响
Ｍ Ｔ 直径小于 ８ｎ 长度分别 为 ２ ５ ｍ， ＷＮ ： ｍ， 、 Ｏ 中国科学院成都化学有限公司；
Ｅ ： ５， Ｐ Ｅ一 １上海新华树脂厂 ； Ｔ Ｔ 二环己基碳二亚胺 （ Ｃ ） 二氨基二苯 Ｅ Ａ、 ＤＣ 、
甲烷 （ Ｄ ： Ｄ Ｍ） 中国 医药 集 团上海 化学 试 剂公 司 。
维普资讯
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工程塑料应用
２０ ０ ６年， ３ 第 ４卷， １ 期 第 ２
碳纳米管的氨基化对环氧树脂力学性能的影响
王 国建 郭建龙 屈泽 华
２０９ ） ００２ （ 同济大学材料科学 与工程学院 。 上海
摘要
研 究 了三 乙烯四胺（ Ｅ Ａ） 饰的 多壁碳 纳米 管（ ＴＴ 修 ＭＷＮ 对 环氧树脂（ Ｐ ／ Ｔ） Ｅ ） ＭＷＮ Ｔ复合材料 力学性能的
影 响。结果显 示 ， 氨基化的短 Ｍ Ｔ 面的 Ｔ Ｔ ＷＮ 表 Ｅ Ａ含量较 高 ， 修饰效果较 好 ， Ｅ 在 Ｐ中分散性较好 。添加 １ 左右的 ％
氨基化短 ＭＷＮ Ｔ复合 材料 的冲击强度 、 断裂伸长率 、 伸强度和 弯曲强度较 纯 Ｅ 拉 Ｐ分 别提 高 了 １３ 、４ ％ 、０ 和 ６％ ３５ ８％ ３％ ； ｌ 氨基 化的长 ＭＷＮ Ｔ比短 ＭＷＮ Ｔ复合材料的 冲击强度 和断裂伸长 率分别 高 １． ％ １ ． ％ ； ８ ４ 和 ０ ２ 拉伸 强度和弯 曲
５ Ｌ由浓硫酸和双氧水组成 的混合液（ ０ｍ 体积 比 ４ ： １ 混合 ， ７ ℃ 回流搅拌 ２ｈ ） 于 Ｏ 。用蒸馏水稀释后用 微孔滤膜过滤 ， 滤饼用蒸馏水淋洗至滤液显 中性 ， 烘 干得 二步 酸化 产物 “Ｊ 。 取 ０ ２ｇ ． 二步酸化 Ｍ Ｔ和 ３ Ｅ Ａ｝ 合 ， ＷＮ Ｏｇ Ｔ 昆 Ｔ 搅拌均匀后加入 ５ｇＤ Ｃ 混合均匀 ， １０ Ｃ ， 在 ２ ％加热
碳纳米管的性能及其在海水淡化中的应用
碳纳米管的性能及其在海水淡化中的应用摘要碳纳米管是近年来国内外广泛关注的一类纳米材料，具有一维特征孔道结构，能够有效促进液体分子的传输速率，是理想的海水淡化膜分离材料。
通过将其引入到常用的海水淡化膜基质中，借以提高膜的分离性能，逐渐成为膜分离领域的一个研究热点。
结了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏中的应用研究现状并分析了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏应用中的挑战，探讨了碳纳米管在海水淡化膜分离材料中的应用潜力。
１碳纳米管的结构与功能Ｋｒｏｔｏ和Ｓｍａｌｌｅｙ于１９８５年首次发现了碳纳米管，直到１９９１年，由Ｉｉｊｉｍａ首次成功制备了碳纳米管。
碳纳米管是一种由单层或多层石墨烯同轴缠绕而成的柱状或层套状的管状物，碳原子以ｓｐ２杂化为主并混有ｓｐ３杂化。
碳纳米管性能优异，在微电子、生物医药和聚合物复合材料加固等方面应用潜力巨大。
碳纳米管具有独特的本征空腔结构，输水能力超强，水分子在碳纳米管中的传输速度比理论计算的高出几个数量级。
Ｈｕｍｍｅｒ等采用分子动力学模拟水分子在碳纳米管中的流动行为，并提出了水分子在碳纳米管中的快速输送机理：首先，水分子在碳纳米管内部形成强力、规则的氢键，利于水分子快速通过；其次，碳纳米管内腔疏水、无极性，与水分子之间的相互作用非常弱，水分子能够无摩擦地通过碳纳米管。
Ｔｈｏｍａｓ等通过研究水分子在不同直径和长度的碳纳米管内的传输动力学，证明碳纳米管的内径对水分子的传输速度起决定作用。
随着内径的增大，水分子在碳纳米管中的构型逐渐由线性链变为堆叠五边形和六边形，最后成为无规则水流（见图１）。
当碳纳米管内径为０．８３ｎｍ时，水分子成线性链，流速达到最大。
脱盐效果优异是碳纳米管在膜分离技术应用中的另一个重要性能。
碳纳米管的内径和尺寸排阻效应与毛细管行为的临界尺寸相当，能够在内壁形成能垒，只允许水分子通过，而水合离子则需要克服能垒后通过。
碳纳米管的内径对离子截留率的影响至关重要，当内径由０．６６ｎｍ增大到０．９３ｎｍ时，脱盐率由１００％降低到９５％。
浅谈碳纳米管的独特性质及应用
浅谈碳纳米管的独特性质及应用摘要：碳纳米管具有特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等，自问世以来即引起广泛关注，近年来广泛应用于众多科学研究领域，本文综述了碳纳米管由于其独特性质近年来在复合材料，纳米机械，微电子等方面的应用。
关键词：碳纳米管；独特性质；应用A Brief Study on the Properties and applications of carbon nanotubeAbstract: Carbon nanotube have drawn wide attention due to their unique structures and properties，such as special electric conductivity，mechanical，physical and chemical properties since they were first introduced. This review focuses on the application of carbon nanotube in such as composite materials, nano-machinery, and micro-electronic due to its unique nature in recent years.Keywords: Carbon nanotube;unique properties; application碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成，管直径一般为几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳米，长度可达数微米。
碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种主要类型。
单壁碳纳米管由单层石墨卷成柱状无缝管而形成，是结构完美的单分子材料；多壁碳纳米管可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成。
单壁碳纳米管根据六边环螺旋方向（螺旋角）的不同可以是金属型碳纳米管，也可以是半导体型碳纳米管，并可以用碳纳米管的螺旋矢量参数（n，m）来表征。
碳纳米管对硅_无定形碳负极材料电化学性能的影响
碳纳米管对硅／无定形碳负极材料电化学性能的影响周志斌，许云华，刘文刚，栾振兴，牛立斌（西安建筑科技大学材料学院，陕西西安７ｌ００５５）摘要：通过高温裂解酚醛树脂混合纳米硅和碳纳米管，得到硅，无定形碳，碳纳米管复合材料。
实验结果表明，在复合材料硅，无定形碳中添加一定量碳纳米管后，首次充放电效率从７０％提高到８０％，循环性能得到了显著改善。
碳纳米管含量３０％的复合材料既具有很高的容量，又具有较好的循环性能，经过２０次充放电循环后放电容量仍高达８９８．７ｍＡｈ／ｇ。
碳纳米管良好的弹性和导电性使复合材料能保持较好的形貌稳定。
这是复合材料容量和循环性能提高的重要原因。
关键词：硅；无定形碳；碳纳米管；负极材料中图分类号：ＴＭ９１２文献标识码：Ａ文章编号：１００２一∞７×（２０１１）０５＿０５０３．０３ＥｆＩｆｅｃｔｏｆ９ａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｏｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｍａｎｃｅｏｆａ’ｓｉｌｉｃｏｎ／ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄｃａ小ｏｎａｎｏｄｅｎｌａｔｅｒｉａｌＺＨＯＵｚｌｌｉ＿ｂ协，ＸＵＹｌｌｎ—ｈ１Ｊａ，Ｌ砌Ｗ曲一ｇ蚰ｇ，ＬＵＡＮｚｌｌｅｎ－ｘｉｎｇ，ＮＩＵＬｉ－ｂｉｎ（ＤｅＪ脚订ｎ钮ｆｏｆＭａ衙谢ｓ，ｘｆ锄ＵｎｊＶ∞妙ｏｆＡｆ硼矗ｅｃｔ埘－ｅ∞ｄ扎幽１啦戮Ⅺｔ锄Ｓｈ黜ｊ７ｊ∞筑ａ面砂Ａｂｓｔｍｃｔ：ＴｈｅｃｏｍｐＯｓｉｔｅｓｏｆｓⅢ∞删ｉｓｏｒｄｅｒｅｄｃａ加ｎ，ｃａ加ｎｎａｎｏｔｕｂＩ鸥ｗｅ旧ｐ旧ｐａｒｅｄｂｙｐｙｒｏＩｙｚｉｎｇｐｈｅｎｏｌ—ｆｏ订ｎａＩｄｅｈｙｄｅｒ鹋ｉｎ（ＰＦＲ）ｍｉｘｅｄｗｉｔｈｓｉＩｉｃｏｎａｎｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｌｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅ戗ｒｓｔｄｊｓｃｈａｒ９争＿ｃｈａｒｇｅｃｙｃｌｅｏｆｔｆｌｅｃｏｍｐｏｓ．ｔｅｉｓｅｎｈａｎｃｅｄｆｒｏｍ７０％ｔｏ８０％ａ舱ｒａｄｄｉｎｇｃａ由Ｏｎｎ明ｏｔｕｂＥ焰，钔ｄｔｈｅｃｙｃＩｅｐｅ№盯ｎａｎｃｅｏｆｔｈｅ鹊一ｐ舱ｐａｒｅｄ∞ｍｐｏｓｉｔｅａＩＳｏｗａｓｉｍｐｒ０ＶｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＩｙ．１１１ｅｃｏｍｐ∞ｉｔｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ３０％ｏｆｃａ巾ｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｓｈｏｗｓｈｉｇｈｃａｐａｃ时卸ｄ９００ｄｃｙｄｅｐｅ晌肌钔ｃｅｄｕｅｔｏｔｈｅ叙ｃｅＩＩｅｎｔ髑ｉＩｉｅｎｃｙａｎｄｄｉｓｔｉｎｃｔｅＩｅｃｔｒｌｃ∞ｎｄｕｃｔｉ、，ｉｔｙｏｆｃａｒｌ）ｏｎｎａｎｏｔｕｂ∞．Ａｄｉｓｃｈａｒ９ｅｃ印∞时ｏｆ８９８．７ｍＡｈ，ｇｉｓ怕ｔａｉｎｅｄａ怆ｒ２０ｄｊｓｃｈａｒｇｅ－ＣｈａｒｇｅｃｙＣＩｅＳ．Ｋｅｙ帅ｒｄｓ：ｓ撕∞ｎ：ｄｉｓｏｒｄｅ旧ｄ∞巾Ｏｎ；∞加ｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ：ａｎＯｄｅｍａｔｅｒｉａＩ随着锂离子电池向高容量高比能方向的发展，金属基负极复合材料的研究备受研究者的关注，硅材料由于具有高达４２００ｍＡｌｌ／ｇ的理论容量而有望替代石墨负极成为新的高容量负极材料，但是由于硅在充放电过程中存在巨大的体积效应而造成电极循环性能非常差【“，因此提高硅基复合材料的循环性能是研究的重点。
乙二胺修饰的碳纳米管对环氧树脂力学性能的影响
碳纳米管取 ０２ 与 ３ ｇ ．ｇ ０ 乙二胺混合 ， 搅拌均匀后加 入 ５ Ｃ 混合均匀 ， １０Ｃ ｇＤ Ｃ 在 ２ ｏ 下加热 回流 ４ ｈ ８ 。反 应完成后 ， 在超声波震荡条件下用无水 乙醇洗去多 余的胺 、 Ｃ Ｄ Ｃ及其他 副产 物， 微孔滤膜 （ 用 直径 为 ０４ Ｉ 过滤 。将滤 出的碳管溶于二氯甲烷 ， 去 ．５ ｍ） ． ｒ 滤 不溶残渣 ， 收集滤液 ， ６ ℃下蒸 干得 到黑色 的氨 在 ０ 基化 多壁 碳纳米 管 。 取 ３ｇ ０ 环氧树脂 在 ６ ℃下预热， ０ 取一定量氨基 化碳纳米管（ 环氧树脂质量 的 ０ １ ％） ． —１ 研成 细粉 末， 加入预热的环氧树脂 中强力搅拌 ８ ， ｈ 再用超 声 波分散 ４ ， ｈ 加入 ８７ ｇ ．５ 固化剂 Ｄ Ｍ机械搅拌均匀 ， Ｄ 置于真空烘箱除去气泡 ， 然 与 １０ ｌ ＷＮ １０ ｇ ５ ｍ 浓硫酸、 浓硝酸混酸（ ： ３
１ 混合 ， ５ ℃下超声波震荡 反应 ４ ， ） 在 ０ ｈ 蒸馏水稀释 后用微孔滤 膜 （ 直径为 ０ ４ 过滤 至滤 液显 中 ．５ ｍ） 性， 烘干得一步 酸化产物 。一步 产物 与 ５ ｍ 浓 硫 ０ｌ
氧树脂由上海新华树脂厂提供 ； 乙二胺 （ Ｄ ） 二 ＥＡ 、 环 己基碳 二 亚胺 （ Ｃ 、 氨 基二 苯 甲烷 （ Ｄ 均 Ｄ Ｃ）二 Ｄ Ｍ） 由中国医药集 团上海化学试剂公司生产。
合材料中碳纳米管 的变形 ， 明载荷可从基体 向碳 表
纳米管传递。通过这些研究 ， 发现适 当添加碳纳米
摘要 ：利 用乙二胺 对多壁碳 纳米管 （ ＷＮ ｓ Ｍ Ｔ ）进行化 学修饰 ，并制备碳 纳米管／ 环氧树脂 复合材料 ， 究 了乙二胺 修饰 研
的碳 纳米管对碳 纳米管／ 环氧树脂复合材料 力学性能 的影响 。实验表 明，碳 纳米管经 乙二胺修饰后 ，改善 了它在环氧树 脂 中 的分散性 ，提 高 了环氧树脂复合 材料的 力学性 能。氨 基化碳 纳米 管用量达 １ ％ 时 ，复合材 料的 冲击强度 、断裂伸 长率、 ．０
碳纳米管改性纤维复合材料研究进展
碳纳米管改性纤维复合材料研究进展作者：范雨娇王海雷苑晓洁姜茂川王犇来源：《新材料产业》 2017年第6期文/ 范雨娇王海雷苑晓洁姜茂川王犇中航复合材料有限责任公司复合材料因其比强度、比模量高的特点在汽车、船舶、以及飞机制造工业得到了广泛应用。
但纤维增强复合材料具有各向异性的特点，其面内的抗拉强度与刚度较高，而层间性能较差。
碳纳米管( C N T s )超强的力学性能为改善复合材料层间性能提供了新途径。
纤维增强复合材料因为其比强度、比模量高以及质量轻的特点在汽车、船舶、以及飞机制造工业得到了广泛的应用。
但复合材料层板的性能存在着各向异性的特点，其面内的抗拉强度与刚度较高，而抗压缩性能以及层间性能较差。
例如复合材料层板吸收冲击载荷的能力十分有限，冲击后材料的性能会明显的下降，其原因是它的塑性较差并且界面相对薄弱。
界面决定载荷从基体向增强体传递的效率，对于复合材料强度特别是偏轴强度在一定程度上起到决定性作用；对于复合材料的损伤累积与裂纹传播历程起一定影响。
因而改善纤维复合材料层间性能也是提高复合材料综合性能的有效途径。
C N T s是新型功能材料，具有大的长径比、超高的强度和模量、韧性好、密度低、更兼具特殊的电子学性质，是复合材料的优秀改性剂和理想的功能、增强材料。
其超强的力学性能可以极大地改善聚合物基复合材料的强度和韧性。
相比于传统纤维，碳纳米管与树脂之间的应力传递效率要高出传统纤维10倍。
并且碳纳米管具有各向同性的特点。
因此，在传统复合材料中引入碳纳米管，借助其优良的力学性能、大长径比、各项同性等特点，成为了改善传统复合材料层间性能的有效途径。
碳纳米管存在于裂纹前缘还可以通过架桥作用、碳纳米管的断裂以及碳纳米管的拔出吸收能量以减缓裂纹的扩展。
从而提高其层间的断裂韧性以及使其具有一定的功能性。
目前碳纳米管改性纤维复合材料的方法可分为以下3类：通过碳纳米管对于树脂基体的改性，改善复合材料的力学性能；通过碳纳米管对于纤维进行改性，从而增加纤维与树脂界面性能以及层间性能，从而综合提高复合材料的性能；通过碳纳米管对于预浸料进行改性，从而改善复合材料的层间韧性及其他性能。
碳纳米管改性酚醛树脂的研究_苏志强
STUDY OF PHENOLIC RESIN MODIFIED BY CARBON NANOTUBES
SU Zhi-qiang , LIU Yun-fang , WEI Qiang , ZHANG Yang , SHEN Zeng-min
(College of Materials Science and Engineering , Beijing University of Chemical Technology , Beijing 100029, China)
由表 3 可 看出 , 与溶剂 A 相比 , 当以 DM F 为 溶剂时 , 所得复合材料在各个阶段的炭残余率都
图 2 改性树脂电镜照片 Fig.2 TEM image of medified phenolic resin
表 3 溶剂对碳纳米管改性酚醛树脂耐热性的影响 Table 3 The effect of difference solvent on heat-
编号
碳纳米管 含量/ %
30 0 ℃
残留量/ % 420 ℃
600 ℃
1
0
78 .8
46 .15
3 3 .09
2
3
3
3
80 .80 89 .76
52 .35 84 .90
3 8 .46 6 6 .35
备注 :2 号样所用碳纳米管未经任何处理 ;3 号样所用碳 纳米管用溶剂 A 浸泡 24 h 。
近年来 , 纳米粒 子复 合材料 越来 越受 到人们 的关注 。 由于纳 米粒子 的尺 度效应 , 大的 比表面 积以及 强的 界 面相 互 作用 和独 特 的 物理 化 学性 能 , 使聚合物/ 纳米粒子复合材料的性能优于相同 组分常规复合 材料的 物理 化学性 能 , 同时 又可用 来制备多种功能复合 材料 。 如制 备磁性 、光吸收 、 热阻 、化学活性 、生 物活性 等复 合材 料 。 因此 , 将 纳米粒 子用 于 制备 各 种功 能材 料 的 前景 十 分光 明 , 许多科学家认为它将是 21 世纪最有前途的材
碳纳米管的性质与应用
碳纳米管的性质与应用【摘要】本文主要介绍了碳纳米管的结构特点，制备方法，特殊性质，由于碳纳米管独特性质而产生的广泛应用，并对其前景进行展望。
【关键词】碳纳米管场发射复合材料优良性能【前言】自日本NEC科学家Lijima发现碳纳米管以来，碳纳米管研究一直是国际新材料领域研究的热点。
由于碳纳米管具有特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等，故其在许多领域具有其广阔的应用前景，自问世以来即引起广泛关注。
目前，国内外有许多科学家对碳纳米管进行研究，科研成果颇丰，尤其是碳纳米管在复合材料、储氢及催化等领域的应用。
【正文】一、碳纳米管的结构碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，而这些p 轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π键，碳纳米管外表面的大π键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础[1]。
对多壁碳纳米管的光电子能谱研究结果表明，不论单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管，其表面都结合有一定的官能基团，而且不同制备方法获得的碳纳米管由于制备方法各异，后处理过程不同而具有不同的表面结构。
一般来讲，单壁碳纳米管具有较高的化学惰性，其表面要纯净一些，而多壁碳纳米管表面要活泼得多，结合有大量的表面基团，如羧基等。
以变角X 光电子能谱对碳纳米管的表面检测结果表明，单壁碳纳米管表面具有化学惰性，化学结构比较简单，而且随着碳纳米管管壁层数的增加，缺陷和化学反应性增强，表面化学结构趋向复杂化。
内层碳原子的化学结构比较单一，外层碳原子的化学组成比较复杂，而且外层碳原子上往往沉积有大量的无定形碳。
由于具有物理结构和化学结构的不均匀性，碳纳米管中大量的表面碳原子具有不同的表面微环境，因此也具有能量的不均一性[2]。
碳纳米管不总是笔直的，而是局部区域出现凸凹现象，这是由于在六边形编制过程中出现了五边形和七边形。
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树脂基碳纳米管
简介
树脂基碳纳米管是一种由树脂基质中嵌入的碳纳米管构成的复合材料。
碳纳米管具有优异的力学性能、导电性和导热性，因此在材料科学和工程领域具有广泛的应用前景。
树脂基碳纳米管的制备方法多样，可以通过化学合成、物理混合或者热处理等方式来实现。
制备方法
化学合成法
化学合成法是制备树脂基碳纳米管的常用方法之一。
该方法通常通过碳纳米管的表面功能化来实现与树脂基质的化学结合。
首先，将碳纳米管表面进行氧化、硝化或者酰化等处理，使其具有化学反应活性。
然后，将处理后的碳纳米管与树脂基质进行混合，利用化学键或者物理吸附等方式将碳纳米管牢固地嵌入到树脂基质中。
最后，经过适当的固化和热处理，得到树脂基碳纳米管复合材料。
物理混合法
物理混合法是另一种制备树脂基碳纳米管的常用方法。
该方法通过将碳纳米管与树脂基质进行机械混合来实现。
首先，将碳纳米管与树脂基质分别制备成粉末或者颗粒状。
然后，将两者进行机械混合，例如球磨、搅拌或者振荡等方式，使碳纳米管均匀地分散在树脂基质中。
最后，通过适当的固化和热处理，得到树脂基碳纳米管复合材料。
热处理法
热处理法是一种简单而有效的制备树脂基碳纳米管的方法。
该方法通过高温热处理来实现碳纳米管与树脂基质的结合。
首先，将碳纳米管与树脂基质进行混合，使其均匀分散。
然后，将混合物进行热处理，通常在高温下进行，以促使碳纳米管与树脂基质之间发生化学反应或者物理结合。
最后，经过适当的冷却和固化，得到树脂基碳纳米管复合材料。
特性与应用
树脂基碳纳米管具有许多出色的特性，使其在多个领域具有广泛的应用潜力。
优异的力学性能
碳纳米管具有出色的力学性能，其强度和刚度远超过传统材料。
树脂基碳纳米管复合材料的引入可以显著改善树脂基质的力学性能，提高材料的强度、刚度和耐磨性
等指标。
因此，树脂基碳纳米管在航空航天、汽车制造和建筑材料等领域具有广泛的应用前景。
优异的导电性和导热性
碳纳米管具有优异的导电性和导热性，是一种理想的导电和导热材料。
树脂基碳纳米管复合材料的引入可以显著提高树脂基质的导电性和导热性，使其具有更广泛的应用前景。
例如，在电子器件、热管理和传感器等领域，树脂基碳纳米管可以用于制备高性能的导电和导热材料。
其他特性和应用
除了优异的力学性能、导电性和导热性之外，树脂基碳纳米管还具有许多其他特性和应用。
•化学稳定性：树脂基碳纳米管具有良好的化学稳定性，可以在恶劣的环境中使用。
•阻燃性：树脂基碳纳米管具有优异的阻燃性能，可以用于制备防火材料。
•光学性能：树脂基碳纳米管具有特殊的光学性能，可以用于制备光学器件和传感器。
•生物兼容性：树脂基碳纳米管具有良好的生物兼容性，可以用于生物医学领域。
结论
树脂基碳纳米管是一种具有广泛应用前景的复合材料。
通过不同的制备方法，可以得到具有不同特性的树脂基碳纳米管复合材料。
这些材料在航空航天、汽车制造、电子器件、热管理、建筑材料和生物医学等领域具有重要的应用价值。
随着制备技术的不断发展和改进，树脂基碳纳米管的应用前景将进一步扩大。