碳纳米管/纳米纤维素/聚噻吩复合导电薄膜的制备及研究开题报告

全文总字数：1483字

1. 研究目的与意义

研究目的：制备多壁碳纳米管，并且合成碳纳米管/纳米纤维素/聚噻吩复合薄膜

研究意义：碳纳米管是继 C60之后发现的碳的又一同素异形体，其径向尺寸较小，管的外径一般在几纳米到几十纳米，管的内径更小，有的只有1nm左右，这是一种典型的一维纳米材料，它具有碳素材料的固有本性，又具有金属材料的导电和导热性，陶瓷材料的耐热和耐腐蚀性，纺织纤维的可编织性，以及高分子材料的轻质、易加工性。而经过合成的碳纳米管/纳米纤维素/聚噻吩复合薄膜是一种具有很高透明度、良好的生物相容性、热稳定性、动态力学性能和优秀的导电性的材料，可用于生产电极，手机屏幕等高性能电子产品材料。

2. 国内外研究现状分析

（1）1991 年,碳晶体家族的又一新成员出现了,这就是碳纳米管。日本nec 公司基础研究实验室的iijima教授在给nature 杂志的信中宣布合成了一种新的碳结构。它由一些柱形的碳管同轴套构而成,直径大约在1 到30nm 之间,长度可达到1μm。进一步的分析表明,这种管完全由碳原子构成,并可看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴,卷曲360而形成的无缝中空管。相邻管子之间的距离约为0. 34nm ,与石墨中碳原子层与层之间的距离0. 335nm 相近,所以这种结构一般被称为碳纳米管。这是继c60之后发现碳的又一同素异形体,是碳团簇领域的又一重大科研成果。

（2）深圳的刘剑洪指出碳纳米管可看作是石墨烯片按照一定的角度卷曲而成的纳米级无缝管状物,根据层数不同可分为多壁碳纳米管和单壁碳纳米管.由于碳纳米管管壁中的碳原子采用的是sp2杂化,因此碳纳米管沿轴向具有高模量和高强度,可用于增强复合材料的力学性能;而碳纳米管圆筒状弯曲会导致量子限域和σ-π再杂化,这种再杂化结构特点以及π电子离域结构赋予了碳纳米管特异的光、电、磁、热、化学和力学性质;碳纳米管的管腔内部是纳米级中空结构,可作为纳米级分子反应器和存储容器。

（3）郑州大学的胡朝阳提出并研究了一种超快、规模化制备石墨烯的方法熔融含碳合金旋淬碳析出法；提出并设计制备多种碳纳米管特别结构的方法。在此基础上,研究了碳纳米管与本文所发现的al-sn产氢合金复合得到的al-sn/cnts复合材料的产氢性能,以及采用熔融合金旋淬碳析出法制备的附着有石墨烯复合膜的ni合金条带的抗腐蚀性能,得到了如下的结果：研究了浮动催化方法制备碳纳米管的工艺条件,制备了能满足本论文实验所需的碳纳米管阵列和薄膜；通过对al-sn合金进行轧制,开发了一种在室温下能够与水直接快速反应产生氢气的新型产氢合金。

3. 研究的基本内容与计划

本实验主要研究内容： 1.制作纳米纤维素；

（2）利用真空抽滤法制备碳纳米管/纳米纤维素复合薄膜并进行结构围观分析（3）制备三者复合薄膜被对其性能进行测试

计划：

4. 研究创新点

（1）碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。