碳纳米管(P-MWCNTs)是一种新型的纳米级的材料,它径向的尺寸是纳米级别的,长度也是微米级别的,成管状,所以它具有质量轻的优点。更重要的是它具有六边形的结构,这种独特的结构可以延伸出许多其他优异的电学、力学与化学性能。碳纳米管的管状结构可以是单层,也可以是多层的。可以按照层数分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于这些独有的优良性能,碳纳米管的研究与应用也越来越成为材料学科的趋势,世界各地的学者们和厂商也都纷纷对其研究和应用进行深入的探讨,它的应用具有非常广阔和光明的前景。目前,碳纳米管功能化处理常见的方法有混酸处理、微波法和等离子体刻蚀。通过改性,不仅可以提高碳纳米管在有机溶液中的分散性能,而且可以提高碳纳米管表面活性,促进其与其他复合物发生反应。常见的混酸处理方法采用具有强氧化性的酸,比如HNO3、H2SO4,通过在碳纳米管表面添加羟基、羧基等含氧官能团来达到改性的目的。但是这种方法产生的废液会对环境造成污染,用时较长,并且会对碳纳米管本身结构造成损伤。相对于传统的混酸处理方法,等离子处理技术不仅具有环保,节能和节约时间等优点,而且还可以选择不同的气氛,在碳纳米管表面添加不同种类的官能团,以达到改善性能的目的。
等离子体表面处理工艺简介
等离子体表面处理是利用低压气体辉光放电的干式处理新技术。能够改变表面结构,控制界面物性。等离子体表面处理与放射线处理、电子束处理、电晕处理等其他工艺相比,其独特之处在于等离子体表面处理的作用深度仅涉及表面极薄一层。因此能使界面物性显著改善而材料体相却不受影响。
碳纳米管的等离子体处理工艺
碳纳米管透射电镜分析
图1给出了原始碳纳米管及等离子体处理碳纳米管的透射电镜照片,图1A为原始MWCNTs的电镜照片,图1B为处理后的MWCNTs的透射电镜照片,由图可见,处理后的MWCNTs缠绕度降低,MWCNTs的分散型明显提高,能够看到单根的MWCNTs的存在,黑点减少,说明MWCNTs中的杂质也基本除去了。
图一 碳纳米管TEM 图像( A )原始 MWCNT ;( B )等离子体处理 MWCNTs在等离子体处理过程中,由于非晶碳具有不稳定结构,其反应活性高于具有石墨层片管壁...