碳纳米材料的界面性能对环氧树脂复合材料固化行为的影响探究

采用原位聚合的方法制备碳纳米管/石墨烯杂化材料,透射电镜表征了该杂化材料的三维结构。通过碳纳米材料在乙醇溶液中的分散性实验,研究碳纳米材料与有机溶剂之间的界面性能。接着,按照0.3%(质量分数)的比例将碳纳米管、石墨烯以及碳纳米管/石墨烯杂化材料分别分散在环氧树脂中,通过DSC测试,分析杂化材料对环氧树脂固化行为的影响。结果表明:碳纳米管/石墨烯杂化材料在乙醇溶液中分散最稳定,同时杂化材料这种良好的分散性使其与树脂基体结合更为紧密,在树脂的固化过程中起到较好的促进作用。     

碳纳米材料/树状大分子复合材料研究进展

碳纳米材料/树状大分子复合材料基于其独特的结构和优异的性能成为了近年来的研究热点之一。综述了富勒烯、碳纳米管、石墨烯这3种碳纳米材料分别与树状大分子的复合材料的研究进展及应用前景。     

陶瓷/石墨烯块体复合材料的研究进展

石墨烯是2004年首次成功制备的新型二维碳纳米材料。由于其独特的二维结构和优异的性能, 近年来已成为国内外材料领域的研究热点。本文结合本课题组的相关工作, 综述了石墨烯应用于陶瓷块体复合材料的新近研究成果,包括碳纳米管、SiOC、Al₂O₃以及Si₃N₄等为基体的石墨烯块体复合材料,重点介绍了陶瓷/石墨烯块体复合材料的制备方法、增韧机制以及优异的物化性能, 并探讨了陶瓷/石墨烯块体复合材料的研究发展方向和应用前景。     

新型碳纳米材料增强铜基复合材料的研究进展

新型碳纳米材料(如碳纳米管和石墨烯等)由于具有独特的结构和优异的性能,已成为国内外学者研究的热点。将这些碳纳米材料用于铜基复合材料的增强,可望得到性能优良的高强度高导电的铜基复合材料。综述了近几年来有关碳纳米材料增强铜基复合材料的最新研究进展,并总结了常用的碳纳米材料的表面处理技术及复合材料的成型技术等。     

液相脉冲激光轰击石墨制备碳纳米材料研究进展

碳纳米材料具有特殊的力学、电学及物化性能,在微电子、航空航天、军用材料等领域具有广阔的应用前景,利用脉冲激光高效、可控制备新型碳纳米材料已成为研究热点。简要介绍了激光与碳材料的相互作用及纳米粒子的成形机理,详细阐述了液相脉冲激光制备纳米金刚石、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料的过程及其影响因素,并展望了激光轰击石墨制备碳纳米材料的主要研究方向。     

纳米材料增强复合钎料的研究进展

综合评述了纳米材料增强复合钎料的研究与应用现状。首先介绍了纳米材料增强复合钎料的制备方法,讨论了机械混合法与原位合成法的工艺及特点,然后分别从金属颗粒、氧化物或其他化合物及碳纳米材料3个方面来介绍纳米材料对复合钎料微观组织及性能的影响。重点指出了具有优异性能的碳纳米管与石墨烯材料增强复合钎料的研究进展,并对其发展趋势进行分析和展望。     

名古屋大学称碳纳米材料可用于癌症治疗

正日本名古屋大学研究生院理学研究科研究科长兼理学部长筱原久典在"JPCA Show 2014"上发表主题演讲,介绍了将碳纳米材料应用于医疗领域的可能性。演讲题目为"开创21世纪的碳纳米:在电子器件和生物医学领域的应用"。筱原为日本从事富勒烯、碳纳米管及石墨烯等碳纳米材料研究的第一人。他在演讲中指出富勒烯已应用于体育用     

基于专利分析的石墨烯技术创新趋势研究

石墨烯作为一种新型纳米材料已成为物理学、材料科学和化学领域的研究热点,相关专利的申请数量增长迅速。通过对德温特专利数据库收录的石墨烯相关发明专利数据进行深度标引,分析了全球石墨烯相关技术的研发热点及发展态势,为我国石墨烯相关领域的技术创新和决策提供了参考。     

碳纳米吸附材料在水处理中的应用进展

随着工业的发展,各种工业废水的处理问题引起了广泛的关注。碳纳米材料特殊的结构决定了其具有超强的吸附能力,在水处理工艺中体现出巨大的应用潜力。综述了三种碳纳米吸附材料即碳纳米管复合材料、石墨烯复合材料及碳包磁性纳米材料近年在水处理方面的研究现状,并对研究现状进行了总结,对未来发展方向进行了展望。     

缺陷碳纳米材料及其改性补强橡胶复合材料研究进展

碳纳米管、石墨烯具有优异的机械性能和热力学性能，已成为新一代增强橡胶复合材料性能的重要补强材料。然而，在实际生产中，容易产生缺陷碳纳米管和石墨烯且两者在橡胶复合材料基体内也极易发生团聚。为解决上述问题最常用的方法是对缺陷碳纳米管和石墨烯进行官能化处理。总结了碳纳米管、石墨烯以及缺陷、官能化碳纳米管和石墨烯对橡胶复合材料力学、摩擦学、老化等性能的影响，并对该领域未来的发展提出建议。     

碳基柔性电阻式应变传感器的研究进展

碳基柔性电阻式应变传感器凭借其结构简单、设计灵活、潜在可量产化和综合传感性能优异等特点，在可穿戴柔性电子领域获得了广泛应用。根据不同碳基柔性电阻式应变传感器的应用现状，介绍了炭黑基、碳纳米管基和石墨烯基三种柔性电阻式应变传感器的制备、性能及应用研究。针对碳纳米管基和石墨烯基柔性电阻式应变传感器，按照碳纳米材料宏观结构的组装形式进行了分类(一维纤维或纱线、二维薄膜或织物和三维块体)综述。     

纳米材料优化水泥基材料性能的研究进展

近年来高铁、跨海大桥等大型工程建设对水泥基材料的性能提出了更高的要求。纳米科技与纳米材料是从微观角度提升水泥基材料性能的重要手段,近年来,以纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管、石墨烯等为代表的纳米材料在水泥基材料性能优化方面的研究有了长足的进展。目前的研究进展表明,纳米材料可以从多方面提升水泥基材料的性能,包括加速水化,提升早期强度;改善水化产物的组成与形貌,增加水泥基材料微结构密实度,提升力学性能与耐久性。就性能优化程度而言纳米材料在本领域具有巨大的应用潜力。同时,分散性问题是目前纳米材料在水泥基材料中应用面临的主要问题,提供成熟可商业化的分散性解决方案是纳米材料应用中亟待解决的问题。此外,目前对于用于水泥混凝土的纳米材料的结构设计与改性方面的研究也有可以继续深化的空间。     

石墨烯/碳纳米管复合粉体制备工艺的研究

研究了利用膨化石墨制备石墨烯/碳纳米管复合粉体技术。以膨胀石墨为基体,利用硝酸铁、碳酸铵等对其进行修饰,结合化学气相沉积工艺,原位制备出石墨烯/碳纳米管复合粉体材料;研究了不同的修饰液相、不同沉积工艺对复合粉体比例、微观形貌的影响。利用扫描电镜对复合粉体进行了表征。结果表明,实现了石墨烯/碳纳米管复合粉体材料的批量制备;其中石墨烯为透明薄片,其厚度最小可达到10nm;通过控制工艺参数,可以实现碳纳米管/石墨烯的质量比在0.625～8.250之间变化;并初步获得了最佳修饰液相和最佳工艺。研究结果表明该方法可以制备出性能优异的石墨烯/碳纳米管复合粉体材料。     

2014年世界新材料科技发展回顾

<正>美国在纳米材料、生物材料、金属材料以及非金属材料领域获得多项突破。在纳米材料领域,美国国家标准与技术研究院的研究人员通过在纳米尺度上采用一种独特的三明治结构,开发出一种多壁碳纳米管材料,其整体厚度还不到人类头发直径的百分之一,却可以大幅降低泡沫制品的可燃性。国家直线加速器实验室和斯坦福大学合作,首次揭示了石墨烯插层复合材料的超导机制,并发现一种潜在的工艺能使石墨烯这个具有广阔应用前景的"材料之王"获得     

石墨烯/碳纳米管复合气凝胶制备及其光热蒸发性能评价

石墨烯作为一种二维碳基纳米材料,具有宽光吸收范围、高的比表面积、优异的导热导电性及机械性能,在光热转换应用方面具有良好前景。为进一步增强石墨烯的吸光性能,减少石墨烯片层间的团聚,引入一维的碳纳米管,采用简单的水热还原法制备了石墨烯/碳纳米管复合气凝胶三维光热材料,其比表面积显著增强、表面更加粗糙,且具有开放的微观孔道结构。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征发现,石墨烯与碳纳米管实现了有效复合。以紫外-可见-近红外分光光度计(UV-vis-NIR)对材料进行了光吸收能力评价,结果证明石墨烯/碳纳米管复合气凝胶在200～2 500 nm区间内吸光度可达92%。将复合气凝胶置于人工海水上进行光热蒸发评价,发现对人工海水的蒸发速率可达2.287 kg·m~(-2)·h~(-1),光热转换效率达96.88%,说明该石墨烯/碳纳米管复合气凝胶具有良好的光热转化性能,在海水淡化方面具有广阔的应用前景。     

石墨烯专利及发展态势分析

<正>在纳米材料家族中,石墨烯越来越受到人们的重视。但是关于石墨烯的存在,科学家曾经一直有争议,直到2004年,来自英国曼彻斯特大学的2位俄罗斯裔物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过巧妙设计的"机械剥离法",首次分离出单层的石墨——石墨烯。为了表彰2人在石墨烯材料方面的开创性实验,2010年诺贝尔物理学奖授予了他们,这与碳纳米管发现了二十几年仍然没有获得诺贝尔奖形成了鲜明对比。     

石墨烯纳米带的研究进展

自2010年石墨烯的发现者获得诺贝尔物理奖以来,石墨烯纳米带以其更好的理化性质成为了世界各国学者的研究热点。本文首先介绍了石墨烯纳米带的制备方法:切割碳纳米管法(电极切割碳纳米管法、混酸切割碳纳米管法、钾气裂解碳纳米管法、等离子体刻蚀碳纳米管法)、刻蚀石墨烯法(等离子体刻蚀石墨烯法、半月板掩模光刻石墨烯法、二维胶体晶体刻蚀石墨烯法)、膨胀石墨带减薄法、有机合成法、化学气相沉积法;然后介绍了石墨烯纳米带在电学领域的应用,还简要介绍了其在力学、热学等领域的应用;最后展望了石墨烯纳米带的发展前景。     

直流电弧等离子体法制备纳米材料的研究进展

纳米材料由于具有特殊的光学、力学、磁学、电学、超导、催化等特性而被广泛应用于电子、机械装置、药物传输、催化剂等众多领域。直流电弧等离子体法是一种制备高纯度纳米材料的有效手段,通过在两电极之间的电弧放电产生高温,使反应室中的气体变为等离子体态,原材料蒸发分解成气态原子,过饱和的蒸汽流动到反应室中温度较低的部位,并重新成核生长成所需的纳米粒子。使用直流电弧等离子体法制备纳米材料具有操作简单、成本低、合成速度快、产物纯度高、环境友好等优点。在电弧法制备纳米材料的过程中,改变相关实验参数,会对产物的粒径、形貌等特性产生影响;特别是在制备碳纳米材料时,改变实验条件还会得到如碳纳米管、石墨烯、碳纳米角等不同形貌的碳纳米材料。因此,需要从纳米颗粒的生长机理入手,找到不同纳米材料的最佳合成条件,实现其可控制备。如今,电弧法制备纳米材料的研究重点已由单纯的制备方法研究发展到深入分析其机理与探究可控合成的工艺条件,从而实现粒径可控、颗粒分布均匀纳米材料的规模化制备。此外,电弧法相比其他方法具有独特的优点,探索用电弧法制备新型纳米材料也是目前研究的焦点。近年来,使用电弧法制备纳米材料取得了众多成果。在碳纳米材料领域,不但实现了富勒烯、碳纳米管的制备,而且实现了高品质单层石墨烯和碳纳米角的制备。在金属纳米材料领域,制备出了高品质的纳米银粉和镍粉等。此外,难熔金属由于熔点高,使用其他方法难以制备出相关种类的纳米材料。而电弧区温度可以达到104K,使用电弧法可制备出Mo、Cr、V、W等多种难熔金属的纳米材料。在陶瓷纳米材料领域,成功制备了SiC、TiC等高性能陶瓷纳米材料。实现电弧法可控制备纳米材料需要对纳米颗粒的形成及生长机理进行深入探究,相关工作也在不断推进。最近,研究者们使用数值模拟等辅助手段来模拟电弧过程,可以得到电弧区的温度、压力、速度分布情况,模拟的实验结果对解释纳米材料的生长机理起到非常重要的作用。本文主要介绍了使用直流电弧等离子体法制备碳纳米材料、金属纳米材料及陶瓷纳米材料的研究进展,并对纳米粒子的形成机理做了深入分析;阐述了电弧等离子法制备纳米材料存在的问题,并提出了相应的解决策略;最后,对电弧法制备纳米材料向着大规模、低成本可控制备的发展进行了展望。     

环氧树脂复合材料的耐热氧老化改性

针对环氧树脂复合材料抗热氧老化性能差、表面易发白等缺点,以碳纳米管、石墨烯和二硫化钼为改性填料,研究了3种填料及其复配体系对环氧树脂复合材料抗热氧老化性能的影响。电阻测试结果表明,二维纳米材料可一定程度上延缓热氧条件下环氧树脂老化过程中的电阻上升趋势,其中石墨烯效果最为明显;同时样品的老化宏观表现和扫描电镜微观图像都表明,石墨烯这类片层状纳米填料的引入对于延缓老化具有正面效果,可以明显改善环氧树脂复合材料在老化过程中的表面发白现象。     

类石墨烯硫族化合物纳米材料及其在能源领域中的应用

2004年以来,以石墨烯为代表的新型二维纳米材料引起了全球范围内的研究热潮,在光电子、生物、能源等领域展现出了巨大的应用潜力。过渡金属硫族化合物因平面内结合力较强、平面外结合力较弱以致可以将其剥离成单个细胞厚度的二维层状纳米材料,且该材料具备类石墨烯物理化学性质而被誉为"无机石墨烯"。关于二维过渡金属硫族化合物纳米材料的研究已有多年,众多研究表明,因其具有独特的结构和特性,在光电器件、催化及能源存储领域有着广阔的应用前景。基于该领域研究的最新进展,综述了二维过渡金属硫族化合物纳米材料在能源领域中的应用,并对目前相关研究领域的发展趋势进行了总结和展望。