在封闭的聚烯二环境中组装精确对齐的多壁碳纳米管:电复合纳米纤维板
Jason J Ge1, Haoqing Hou, Qing Li
1Maurice Morton Institute and Department of Polymer Science, The University of Akron, Akron, Ohio 44325, USA.
Journal of the American Chemical Society
|December 2, 2004
概括
由表面氧化多壁碳纳米管 (MWNT) 和聚烯 (PAN) 制成的高度定向的复合纳米纤维显示了增强的特性. 这项研究揭示了MWNTs.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 开发具有改进性能的先进复合材料对于各种技术应用至关重要.
- 电是一种用于制造连续纳米纤维地毯的多功能技术.
- 控制聚合物矩阵内的纳米填充剂的方向是实现异型性质的关键.
研究的目的:
- 开发高度定向的,大面积的连续复合纳米纤维板,使用表面氧化多壁碳纳米管 (MWNTs) 和多烯 (PAN).
- 调查影响MWNT在PAN矩阵中的方向在电旋转过程中的因素.
- 描述由此产生的复合纳米纤维,并评估它们的电气,机械,热和维度稳定性.
主要方法:
- 表面氧化MWNT和PAN的电,以创建复合纳米纤维.
- 传输电子显微镜 (TEM) 和电子衍射用于MWNT方向分析.
- 原子力显微镜 (AFM) 用于表面形态和高度分析.
- 用于聚合物晶体矩阵定向的二维广角X射线衍射 (2D-WAXD).
- 紫外/紫光光谱检测电荷转移复合体形成.
- 电导率,拉力测试,热变形温度和热膨胀系数测量.
主要成果:
- 成功制造高度定向,大面积连续复合纳米纤维板.
- 与PAN聚合物晶体矩阵相比,观察到MWNT的方向明显更高.
- 证实了表面氧化MWNT和PAN之间的电荷转移复合体的形成,确保了强大的界面粘合.
- 实现了增强的电导率 (约. 1 S/cm 在 20 wt% MWNTs).
- 在纤维方向上显著改善了拉伸模量 (在20%重量MWNT下高达14.5GPa).
- 观察到热变形温度的增加和热膨胀系数的降低 (13 x 10(-6) /°C在20 wt%MWNTs).
结论:
- 在电PAN/MWNT复合纳米纤维中MWNT的方向受到表面张力,喷射延长和MWNT放松的影响.
- 通过电荷转移复合体强大的界面结合增强了复合纳米纤维的特性.
- 开发的复合纳米纤维板表现出优越的电气,机械,热和维度稳定性,使它们适合先进的应用.
