定向碳納米管/炭納米復合材料形貌和顯微結構

編號：NMJS00382

篇名：定向碳納米管/炭納米復合材料形貌和顯微結構

作者：李志; 鞏前明; 王野; 吳建軍; 梁吉; 黃啟忠; 熊翔; 黃伯云;

關鍵詞：定向碳納米管; 炭/炭; 熱解炭; 納米復合材料; 微觀結構;

機構： 清華大學機械系; 清華大學先進成形制造教育部重點實驗室; Department; Materials; Science; Engineering; Cornell; University; Ithac

摘要： 以CVD法定向碳納米管(ACNTs)陣列為骨架,利用化學氣相滲透(CVI)工藝制備了新型定向碳納米管/炭(ACNT/C)納米復合材料。通過偏光金相顯微鏡(PLM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、X射線衍射(XRD)和Raman光譜等分析方法對其顯微結構和熱解炭沉積機理進行了研究。結果表明:所制ACNT/C納米復合材料的熱解炭結構主要為類粗糙層結構,圍繞碳納米管生長的熱解炭石墨層片結構清晰,并且碳納米管和熱解炭之間具有良好的界面結合;而在相同工藝條件下圍繞炭纖維生長的熱解炭為典型的光滑層結構。這可能是由于在熱解炭沉積過程中存在碳納米管誘導沉積過程,即沿著碳納米管徑向的離域化共軛π鍵和具有類似結構的芳香族大分子通過π-π非共價鍵作用相結合,并在CNTs納米尺寸的影響下,芳香族大分子按照軟取向(Softepitaxy)圍繞碳納米管生成環(huán)形層片狀類石墨結構的熱解炭。該研究結果有望為熱解炭的可控沉積起到一定的借鑒作用。