氮掺杂碳层对铜碳纳米管纤维复合材料性能影响及机制初探

用碳纳米管纤维(CNTF)、盐酸多巴胺、五水硫酸铜作为原料,通过浸泡、热处理和电化学沉积等连续工艺合成了高导电性铜-碳纳米管纤维复合材料(Cu@NC@CNTF)。用场发射扫描电子显微镜对复合纤维表面进行形貌表征,用X射线光电子能谱、小角X射线散射站对氮掺杂的碳纳米管纤维(NC@CNTF)表面进行结构分析。结果表明:氮掺杂碳层的界面改性高效调节了CNTF表面浸润性,导致CNTF和Cu之间强的耦合作用;通过界面优化和调控电流密度大小,实现了Cu@NC@CNTF复合纤维的可控制备和性能改善,Cu@NC@CNTF的电导率和比电导率分别达到了3.06×10^(7)S/m和7571.48 S·m^(2)/kg;这种超亲水的Cu@NC@CNTF基复合材料为制造轻质、高导电性的工业级新型供电导线提供了思路。

高取向碳纳米管纤维的制备及其在复合导体中的应用

利用白炽拉伸退火工艺(incandescent tension annealing process,ITAP),制备不同重物负载的拉伸应力下退火后的碳纳米管纤维(carbon nanotube fiber,I-CNTF),随之在纤维表面利用电沉积镀铜的方法获得碳纳米管/铜复合导线。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、广角X射线散射(WAXS)、万能试验机分别对碳纳米管纤维(CNTF)形貌、结构、取向、强度进行了表征。结果表明在,负载重物质量为100 g时,I-CNTF的取向因子高达0.71,相比原始碳纳米管纤维(pristine carbon nanotube fiber,P-CNTF)提高了1.8倍;同时I-CNTF的力学拉伸强度相比原始纤维也提高了2.35倍,且电学性能也有明显的提升,因此在碳纳米管/铜复合导体的应用中展现出极大的优势。

铜离子掺杂聚乙烯亚胺/碳纳米管热电薄膜的制备与表征

以单壁碳纳米管(SWCNT)为基体,掺入适量的Cu^(2+)或[Cu(NH_(3))_(4)]^(2+)和聚乙烯亚胺(PEI),通过溶液共混和真空抽滤方法制备得到Cu^(2+)-PEI/SWCNT和[Cu(NH_(3))_(4)]^(2+)-PEI/SWCNT复合薄膜。通过扫描电子显微镜法、X射线能谱仪、红外光谱、拉曼光谱和热电仪器表征了复合薄膜的结构与性能。研究结果表明:适量Cu^(2+)和PEI掺杂SWCNT时,优化了SWCNT的载流子浓度和迁移率,提升了体系的电导率,最大电导率为1101.3 S·cm-1,功率因子最高达到93.4μW·m^(-1)·K^(-2)。掺杂[Cu(NH_(3))_(4)]^(2+)和PEI时,提升了SWCNT的载流子迁移率,显著提升了体系的塞贝克系数,最大塞贝克系数为45.0μV·K^(-1),功率因子最高达到72.3μW·m^(-1)·K^(-2)。虽然Cu^(2+)和[Cu(NH_(3))_(4)]^(2+)提升SWCNT热电性能的机理不同,但功率因子都高于PEI/SWCNT(55.7μW·m^(-1)·K^(-2))。

碳纳米管增强铜铬基复合材料的制备及其性能研究

以带羧基官能团的碳纳米管和片状铜铬粉为原料,通过对片状铜铬粉表面进行亲水处理,并采用湿法分散—粉末冶金工艺制备得到了碳纳米管/铜铬复合材料,实现了碳纳米管在铜铬基体中的均匀分散.采用场发射扫描电镜观察了复合材料块体的组织形貌,并研究了碳纳米管和铬含量对复合材料力学性能和导电性能的影响.结果表明:碳纳米管的体积分数为2%,铬在合金粉中的质量分数为3%为最优体系;碳纳米管的加入使铜铬基体的屈服强度提高了约12%,抗拉强度提高了约13%,摩擦系数降低了约19%,导电率降低了约23%.

铜／碳纳米管复合粒子的制备及其对高氯酸铵热分解性能研究

以碳纳米管为载体,用化学沉积法制备了Cu／CNTs复合粒子,并用TEM、SEM、 FT-IR、XRD、XPS和DTA对其表观形貌、结构及催化性能进行了表征．结果表明,CNTs 和Cu之间无论是简单混合还是复合,对高氯酸铵(AP)的热分解均有催化作用．与纯AP相比,Cu／CNTs复合粒子中的AP高温分解峰温降低126．3℃,低温分解峰几乎消失,表观分解热由309．92J／g提高到711．13J／g;与简单混合物相比,复合粒子中的AP高温分解峰温降低 11．4℃,表观分解热由494．06J／g提高到711．13J／g．表明CNTs与Cu的复合处理可显著提高其对AP热分解反应的催化作用．

铜/碳纳米管复合材料的制备与表征

报道了在多壁碳纳米管(MWNTs)表面修饰聚丙烯酸(分子量为500～1000)作为亲水层,改善纳米管在水溶液中的溶解性,减少碳管自身团聚,顺利实现碳纳米管表面化学镀铜.同时也考察了温度、时间、搅拌速度等因素对镀层的影响,确定中性条件在碳纳米管表面镀铜的最佳条件.

内嵌碳纳米管铜复合颗粒的制备

采用混酸纯化法在碳纳米管表面引入羟基、羧基等基团,利用明胶使碳纳米管分散在硫酸铜溶液中,和葡萄糖在碱性条件下还原得到内嵌碳纳米管的氧化亚铜复合颗粒,再利用氢气将其还原成为内嵌碳纳米管的铜复合颗粒,通过SEM和TEM观察复合颗粒的形貌,用XRD分析了复合颗粒的物相。结果表明:制备的内嵌碳纳米管的铜复合颗粒粒径在几百纳米到几微米之间,每个颗粒表面均匀分布毛刺状的碳纳米管;纯化后的碳纳米管在硫酸铜溶液中的分散性有所改善,使复合颗粒的纯净度及碳纳米管在铜颗粒内的分散均匀性较好。

碳纳米管-铜复合粉的制备

用CVD法制备碳纳米管,将碳纳米管超声分散在硫酸铜水溶液中,经过脱水、氢还原,制得碳纳米管-铜复合粉体。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对样品进行了表征。结果表明,碳纳米管在复合粉体中分散均匀,一些碳纳米管与纳米铜粒子结合在一起或被铜包覆。

碳纳米管/酞菁铜纳米复合材料的制备及结构性能表征

用微波辐照法合成了羧基酞菁铜,与羟基化碳纳米管进行溶液混合,并利用TEM、XRD、FTIR等研究了碳纳米管/酞菁铜复合材料的形态结构,同时测试了不同频率下复合材料的导电性和介电性能,并对复合材料在有机溶剂中的分散性进行了观察。结果表明,在碳纳米管表面上成功包覆了一层羧基酞菁铜,复合材料表面仍保留有大量的羧基活性基团,复合材料呈现出半导体性质,导电率随频率没有明显的变化,复合材料的介电常数随频率减小而增加,在10 Hz时复合材料的介电常数高达816,包覆有酞菁铜的碳纳米管在有机溶剂中的分散性也得到极大的提高,这为原位聚合法或溶液聚合法制备高介电聚合物基复合材料提供了可行性。

铜基碳纳米管复合薄膜载流性能分析

碳纳米管和铜纳米线的纳米复合膜兼具铜纳米线的电学性能与碳纳米管的力学性能,合适配比的复合膜具有优良的电学性能,对于金属基复合材料的研究具有重要意义。理论上复合材料的电学性能主要受复合成分和成分配比的影响最大。本文利用单一变量法,在铜纳米线的导电性能提升上,分析了反应时间、NaOH纯度、乙二胺含量以及水浴反应温度等对生成铜纳米线长径比的影响;在碳纳米管的导电性能增加上,分析了烧结温度、匀质、退火还原及机械压制对碳纳米管电学性能的影响。利用优化后碳纳米管与铜纳米线制备了一系列不同配比的CuNWs/CNTs复合薄膜,对复合薄膜的电学性能进行实验论证。结果表明:当反应时间为1h、NaOH为分析纯、乙二胺含量为1mL及水浴温度为70℃时,铜纳米线的导电性最佳;当烧结温度为常温、匀质压力500MPa、连续匀质3次、退火温度500℃、保温时间1h、压制力6N、压制时间10min时,碳纳米管的导电性最佳;当CuNWs体积分数为49.04%时,复合薄膜导电性能最佳,载流性能最好,分别达到9.58×10–5Ω·m和159.09A/cm2。

碳纳米管对泡沫铜/石蜡复合相变材料热性能的影响

以泡沫铜(copper foam, CF)、碳纳米管(carbon nanotubes, CNT)和石蜡为原料,分别制备CF/混合CNT/石蜡和CF/催化CNT/石蜡两种复合相变材料(phase change material, PCM),CNT与石蜡的质量比均为1:99。采用SEM和Raman光谱表征材料的形貌和品质,用激光导热测试仪和差示扫描量热仪表征复合PCM的传热性能和相变行为。结果表明,所有PCM复合情况良好,且引入2种不同形式的CNT均能提高石蜡的热导率。虽然混合CNT的品质比催化CNT更好,但与CF/混合CNT/石蜡复合材料的热导率(3.28 W/(m·K))相比,CF/催化CNT/石蜡复合材料的热导率仍达到3.94 W/(m·K)。此外,两种形式的CNT均能有效改善石蜡的相变潜热和过冷度。

铜酞菁-多壁碳纳米管复合材料制备及其选择性氧化苯甲醇为苯甲醛性能研究

合成了新型四取代铜酞菁-多壁碳纳米管复合材料([4a(OPh-p-Cl_(2))CuPc]-MWCNTs)以有效地催化苯甲醇氧化为苯甲醛。复合材料很容易获得,并通过紫外-可见光谱、X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了很好的表征。为了实现高效,选择性的催化作用,研究了溶剂种类、氧化剂种类和用量、催化剂用量、温度和反应时间的影响。在筛选实验中,[4a(OPh-p-Cl_(2))CuPc]-MWCNTs复合材料在苯甲醇氧化反应中具有很高的催化活性。在5mg[4a(OPh-p-Cl_(2))CuPc]-MWCNTs,氧化剂为过氧化氢叔丁基,650μL甲苯中60℃持续6h的最佳条件下获得最高的苯甲醇转化率62.12%和苯甲醛选择性93.19%。此外,还探讨了[4a(OPh-p-Cl_(2))CuPc]-MWCNTs复合物选择性地将苯甲醇氧化为苯甲醛的可能反应机理。

铜-石墨-WS2-碳纳米管复合材料的滑动电磨损机制

滑动电接触材料的功能是在设备的固定部件和运动部件之间传递电流,其在运行过程中受到机械载荷和电载荷的共同作用。铜-石墨复合材料因其优异的机械强度、良好的导电导热性能以及自润滑特性,常被用来制备电刷、受电弓滑板等滑动电接触元件。然而随着各类电机的高速高载化,传统铜-石墨复合材料已越来越无法满足需求。文章通过粉末冶金热压法在铜-石墨复合材料中掺杂WS2及碳纳米管制备铜-石墨-WS2-碳纳米管(Cu-G-WS2-CNTs)复合材料,在通电条件下对其滑动摩擦磨损性能进行研究并分析其滑动电磨损机制。结果表明:滑动电磨损过程中Cu-G-WS2-CNTs复合材料的摩擦系数和磨损率均低于铜-石墨复合材料,是由于石墨、WS2及碳纳米管三者间的协同润滑作用所致;电磨损表面形貌显示Cu-G-WS2-CNTs复合材料的滑动电磨损机制主要有磨粒磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损以及氧化磨损。

内嵌叠氮化铜碳纳米管复合含能材料的制备与表征

叠氮化铜是一种绿色环保的高能含能材料,其极高的静电感度限制了它在MEMS火工品微型装药中的应用。碳纳米管优异的导电性可以有效地降低叠氮化铜的静电感度,而且取向一致、高机械强度的碳纳米管可以有效地提高叠氮化铜的安全性和爆轰输出能量。本文中,设计并制备了基于硅基底及多孔氧化铝模板的内嵌叠氮化铜碳纳米管复合含能材料,探究了合适的制备条件,并对样品进行了表征分析。结果表明:在氧化电压45V、沉积电流密度0.1mA/cm^2条件下制备的复合材料,经72h叠氮化反应后得到的内嵌叠氮化铜碳纳米管复合含能材料在静电感度仪测试范围(≤25kV)内均未发火,有望作为一种新型含能装药应用于MEMS器件中。

碳纳米管增强铜基复合材料的类注射成型方法制备研究

采用低成本、大规模的类粉末注射成形技术制备碳纳米管(CNTs)/铜基复合材料,研究了脱脂及烧结工艺、轧制温度及轧制道次以及CNTs含量对复合材料结构和性能的影响.结果表明,借助聚合物粘结剂能实现CNTs与铜粉的均匀混合,适当量的CNTs的加入对基体有明显的增强效果,含量为1%时得到的复合材料各项性能最好.对烧结后的样品进行热轧制处理,不但能够使铜基体的显微组织发生明显变化,产生显著的加工硬化效果,而且在大变形作用下,CNTs的分散也会变得更加均匀,从而明显提高复合材料的致密度和显微硬度.

复合表面活性剂分离大直径高纯半导体碳纳米管

为了通过凝胶色谱法分离出高纯度的大直径半导体性单壁碳纳米管,利用胆酸钠(SC)和十二烷基硫酸钠(SDS)复合表面活性剂调控碳纳米管与凝胶间的相互作用,从电弧放电法制备所得大直径碳纳米管(直径为1.3~1.8 nm)混合物中分离高纯半导体碳纳米管.在分离过程中,通过SC对碳纳米管混合物进行充分分散,随后加入SDS配制复合表面活性剂用于增强半导体性碳纳米管与凝胶间的作用力,从而提高半导体碳纳米管的分离纯度和产率.吸收光谱和拉曼光谱测试结果表明利用复合表面活性剂分离所得s-SWCNTs比单一表面活性剂SDS分离所得s-SWCNTs纯度更高,且产量更多.为了测试碳管的纯度是否符合制备器件的要求,将分离所得s-SWCNTs用于制备碳纳米管薄膜场效应晶体管(CNT-TFT)并测试其电学性能,结果表明SWCNT-TFT晶体管的开关比可达10~4以上,说明s-SWCNTs的纯度高,符合器件的需求.

碳纳米管的化学镀铜

碳纳米管因其优异的力学、物理性能,是一种理想的复合材料增强体,但其与基体金属的润湿性较差。通过化学镀在碳纳米管表面镀上一层连续的铜镀层,以改善碳纳米管与金属基体的润湿性,增强界面结合力。通过TEM观察表明:由于碳纳米管长径比大,反应活性低,表面曲率大,直径细和镀层薄(50～100nm),使碳纳米管很难得到完整的镀层。通过对镀前处理工艺(氧化、敏化、活化)的优化以增加活化点,对传统镀液配方的调整使镀速尽可能低,成功地在碳纳米管上镀覆一层铜,为碳纳米管复合材料制备打下了良好的基础。

叶酸-壳聚糖-碳纳米管-顺铂复合物对卵巢癌细胞的体外抑瘤效应

目的探讨叶酸-壳聚糖-碳纳米管-顺铂(cisplatin-carbon nanotube-chitosan-folic acid,DDP-SWCNT-CHI-FA)复合物对人卵巢癌细胞的影响。方法制备DDP-SWCNT-CHI-FA复合物,测定复合物中顺铂的药载浓度;采用MTT法检测药物对卵巢癌细胞的作用;应用Western blot法检测SKOV3/DDP细胞中铜转运蛋白-1(human copper transporter-1,h CTR-1)的表达。结果 SWCNT-CHI-FA和FA-CHI携载顺铂的载药率分别为125.7%和46.08%;顺铂和DDP-SWCNT-CHI-FA对卵巢癌细胞株SKOV3的IC50分别为(8.27±0.39)μg/μl和(5.18±0.83)μg/μl,对其耐药株SKOV3/DDP的IC50分别为(37.43±1.24)μg/μl和(28.23±1.17)μg/μl;SKOV3/DDP细胞中DDP-SWCNT-CHI-FA组的h CTR-1蛋白表达水平较顺铂组低。结论制备的DDP-SWCNT-CHI-FA复合物具有高载药率;可以增强顺铂对卵巢癌顺铂耐药细胞的抑制作用。

化学镀CuNiP-碳纳米管复合材料的制备与表征

用化学镀的方法在多壁碳纳米管表面沉积Cu-Ni-P合金,制备碳纳米管复合材料． 并对制备出来的复合材料进行透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)表征．通过XRD对已 制备的化学镀合金分析,得出沉积铜为立方面心结构而镍是非晶态．TEM观察复合碳纳米管,发现 在其表面沉积有分散均匀纳米级的金属颗粒,Cu-Ni-P合金呈球形．

铜铝复合导体材料的性能及其应用

当前社会各个领域的建设对于各类金属原材料的需求正处于快速增长的阶段,铝铜材料在机械材料加工中应用极其广泛,随着现代科技对于金属原材料性能要求的提高,铜铝复合导体材料在相关领域日益发挥着重要的作用。本文的研究主要包括以下内容,首先是相关概述,包括对相关背景和研究意义的阐释,其次是铜铝复合导体的性能类型分析,包括铜铝复合导体的种类,当前主要氛分为三类。接着是对铜铝复合导体的性能分析,为后文的应用分析奠定基础。最后是铜铝复合导体材料的应用与发展,着重分析了铜铝复合导体材料的应用以及发展前景。