碳納米管(P-MWCNTs)是一種新型的納米級的材料,它徑向的尺寸是納米級別的,長度也是微米級別的,成管狀,所以它具有質量輕的優點。更重要的是它具有六邊形的結構,這種獨特的結構可以延伸出許多其他優異的電學、力學與化學性能。碳納米管的管狀結構可以是單層,也可以是多層的。可以按照層數分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。由于這些獨有的優良性能,碳納米管的研究與應用也越來越成為材料學科的趨勢,世界各地的學者們和廠商也都紛紛對其研究和應用進行深入的探討,它的應用具有非常廣闊和光明的前景。目前,碳納米管功能化處理常見的方法有混酸處理、微波法和等離子體刻蝕。通過改性,不僅可以提高碳納米管在有機溶液中的分散性能,而且可以提高碳納米管表面活性,促進其與其他復合物發生反應。常見的混酸處理方法采用具有強氧化性的酸,比如HNO3、H2SO4,通過在碳納米管表面添加羥基、羧基等含氧官能團來達到改性的目的。但是這種方法產生的廢液會對環境造成污染,用時較長,并且會對碳納米管本身結構造成損傷。相對于傳統的混酸處理方法,等離子處理技術不僅具有環保,節能和節約時間等優點,而且還可以選擇不同的氣氛,在碳納米管表面添加不同種類的官能團,以達到改善性能的目的。
等離子體表面處理工藝簡介
等離子體表面處理是利用低壓氣體輝光放電的干式處理新技術。能夠改變表面結構,控制界面物性。等離子體表面處理與放射線處理、電子束處理、電暈處理等其他工藝相比,其獨特之處在于等離子體表面處理的作用深度僅涉及表面極薄一層。因此能使界面物性顯著改善而材料體相卻不受影響。
碳納米管的等離子體處理工藝
碳納米管透射電鏡分析
圖1給出了原始碳納米管及等離子體處理碳納米管的透射電鏡照片,圖1A為原始MWCNTs的電鏡照片,圖1B為處理后的MWCNTs的透射電鏡照片,由圖可見,處理后的MWCNTs纏繞度降低,MWCNTs的分散型明顯提高,能夠看到單根的MWCNTs的存在,黑點減少,說明MWCNTs中的雜質也基本除去了。
圖一 碳納米管TEM 圖像( A )原始 MWCNT ;( B )等離子體處理 MWCNTs在等離子體處理過程中,由于非晶碳具有不穩定結構,其反應活性高于具有石墨層片管壁...