MWCNTs复合物纳米流体的摩擦学性能

将油性剂油酸(OA)填充进多壁碳纳米管(MWCNTs)的空腔内制备复合物，再以复合物为添加剂制备一种纳米流体，考察了复合物的质量分数、MWCNTs的酸处理时间以及摩擦测试条件等对纳米流体摩擦学性能的影响，并分析了复合物的润滑机理. 结果表明:油酸被成功填充到经酸处理的MWCNTs管内，填充率约20%；摩擦过程中，复合物制备的纳米流体的摩擦系数有不断减小趋势，其减摩效果甚至优于同等含量的油酸乳化液；当复合物的质量分数为0.1%左右时，纳米流体可获得最佳的减摩、抗磨效果；随着酸化处理时间的增加，复合物制备的纳米流体的减摩、抗磨性能会有所提高. 摩擦过程中，复合物可释放出油酸并形成润滑膜，MWCNTs则能够在油酸形成的润滑膜上发挥“微轴承”的作用，从而使复合物获得更加优良的减摩、抗磨效果.      

碳纳米管的可控长度拾取及导电性分析

拾取指定长度的半导体性碳纳米管对大规模制造碳纳米管场效应管具有重要意义.本文提出了一种利用原子力显微镜探针和钨针对碳纳米管进行可控长度拾取的方法并进行了碳纳米管导电性分析.在扫描电子显微镜下搭建微纳操作系统,针对切割操作过程中原子力显微镜探针、钨针和碳纳米管的接触情况进行了力学建模和拾取长度误差分析.建立了单根金属性碳纳米管、单根半导体性碳纳米管及碳纳米管束与钨针接触的电路模型,推导了接入不同性质碳纳米管后电路的电流电压特性方程.使用原子力显微镜探针对碳纳米管的空间位姿进行调整,控制钨针对碳纳米管上目标位置进行通电切割,同时获取切割电路中的电流电压数据.实验结果表明,本文提出的方法能够有效控制所拾取碳纳米管的长度,增加碳纳米管与原子力显微镜探针的水平接触长度能够减小碳纳米管形变导致的拾取长度误差,建立的电流电压特性方程能够用于分析碳纳米管的导电性.     

一维纳米材料光学可视化研究获进展

近日，清华大学化工系魏飞教授带领的团队在一维纳米材料的光学可视化方面取得了重要进展。该成果以“通过化学气相沉积二氧化钛纳米颗粒实现单根超长碳纳米管的光学可视化”为标题于4月16日在线发表在国际著名综合性学术期刊《自然一通讯》（NatureCommu—nications）上。     

石蜡填充碳纳米管复合材料的制备与界面传热性能研究

以石蜡和经硝酸处理过的碳纳米管(CNTs)为原料,苯为溶剂,采用真空渗透法制备了石蜡填充CNTs纳米胶囊复合材料,并设计了一个简易的热界面装置,对石蜡填充CNTs材料在电子设备热管理中的应用能力进行了测试。结果表明:石蜡成功填充到CNTs管内,且在CNTs管外基本没有残留的石蜡。在传热界面未涂抹二甲基硅油时,内外两侧最高温度的温差为4.7℃,而分别涂抹二甲基硅油、未经酸处理(20%)CNTs/二甲基硅油、酸处理后(20%)CNTs/二甲基硅油、(20%)石蜡填充CNTs/二甲基硅油时,其内外两侧最高温度的温差分别为3.8℃,3.1℃,3.1℃,2.2℃,说明将石蜡填充CNTs作为二甲基硅油中的散热填充物具有更好的散热效果,且增加了界面间的热反应速度和热稳定性。     

全氟磺酸功能化碳纳米管的制备及其催化性能

采用全氟磺酸-全氟乙烯共聚物的液相沉积方法制备了全氟磺酸功能化碳纳米管催化剂,利用N2吸附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱以及酸碱滴定等方法对材料的结构和酸性进行了表征,考察了温度和溶剂对催化剂稳定性的影响.结果表明,催化剂在极性和非极性溶液中均十分稳定,并且具有良好的热稳定性,使用温度可达300°C.该催化剂在对苯二酚与叔丁醇的烷基化反应中表现出优异的催化性能,其催化活性与稳定性均高于聚苯乙烯磺酸功能化的碳纳米管催化剂.     

磷在氧化锆-碳纳米管复合材料上的吸附研究

采用水热合成法成功制备了氧化锆-碳纳米管复合材料,并研究了对磷的吸附行为。表征结果表明,碳纳米管经氧化锆修饰后仍具备介孔结构;氧化锆粒子可均匀分散在碳纳米管表面。吸附实验结果表明,氧化锆粒子的粒径越小,氧化锆对磷的标化平衡吸附量越高,吸附速率越快。磷在氧化锆-碳纳米管复合材料上的吸附等温线符合Freundlich等温吸附模式,属于优先吸附,吸附动力学可用拟二级动力学模型描述。降低离子强度和溶液pH可促进磷的吸附,共存离子对磷吸附具有抑制作用,影响顺序依次为F->NO3-≈SO42-,其中F-影响最大,NO3-和SO42-次之。     

高分散在氮掺杂碳纳米管表面铂纳米粒子的高效甲醇电氧化性能

以氮掺杂碳纳米管（NCNT）为载体,利用掺杂氮原子的锚定作用,通过微波辅助乙二醇还原法方便地将Pt纳米粒子高分散地固载于NCNT表面,制得了Pt/NCNT系列催化剂,对催化剂制备规律、电催化甲醇氧化反应（MOR）性能及构效关系开展了系统深入的研究。结果表明,随Pt负载量在18.2%~58.7%（w/w,下同）范围增加,Pt纳米粒子的粒径在2.2~3.7 nm范围相应地逐渐增大。单位质量催化剂的MOR催化活性先增加后急剧减小,在负载量为47.8%时达到最大。Pt的质量比活性在中等负载量（27.6%~47.8%）区间出现高值平台。该变化规律源于Pt纳米粒子的MOR催化活性在3 nm前后的明显差异,即<3 nm时活性差,>3 nm时活性优异。高负载量（58.7%）时活性的急剧下降源于Pt纳米粒子因团聚引起的Pt利用率的降低。     

DSC分析及原位FT-IR法对聚合物接枝碳纳米管/环氧树脂固化体系的固化反应的研究

合成了一种扩链脲修饰的多壁碳纳米管(MWCNT-PEG-TU),差示扫描量热分析(DSC)结果表明,MWCNT-PEG-TU可明显提高E-51环氧树脂/双氰双胺(DICY)固化体系的固化反应活性。利用原位傅里叶变换红外光谱(in situ FT-IR)法研究了MWCNT-PEG-TU/E-51环氧树脂/DICY固化体系的等温固化动力学,该固化体系在不同温度下的dα/dt与α的关系曲线较好地符合Kamal自催化反应模型。     

自由基引发八甲基丙烯酸酯基笼型倍半硅氧烷在多壁碳纳米管表面的可控包覆

以FeSO4/K2S2O8为反应的引发剂,通过均相和非均相聚合体系,制备了聚八甲基丙烯酸酯基笼型倍半硅氧烷(PMMA-POSS)包覆的多壁碳纳米管核-壳型纳米杂化材料.透射电子显微镜显示,在均相体系中可以得到包覆均匀且厚度可调的多壁碳纳米管杂化材料,包覆厚度在15~25 nm,35~50 nm之间,非均相体系中得到了PMMA-POSS微球悬挂在碳纳米管侧壁的杂化材料.通过傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)以及热重分析(TGA)对杂化材料进行了表征,并给出了可能的包覆机理.     

径向电场对纳米管中水分子通量的影响

水分子在纳米通道中的运动对于生命活动、纳米器件的设计等都有着重要的意义. 现在已经证实, 在(6,6)的碳纳米管中, 水分子会以单分子水链的形式协同通过碳纳米管. 但是如何控制水分子的流量仍然是一个困难的课题. 本文研究了在径向电场作用下, 碳纳米管中水分子通量的变化趋势和碳纳米管的开关行为.发现在碳纳米管两端存在200 MPa的压力差时, 电场强度从1 V·nm^-1增加到3 V·nm^-1, 水分子通量线性减小. 当径向电场强度增加到3 V·nm^-1时, 碳纳米管处于关闭状态, 水分子无法通过碳纳米管. 进一步, 我们发现水偶极与碳纳米管管轴夹角的平均值的概率分布和翻转频率都与水分子在纳米管中的个数有很大关系.