定向碳纳米管/炭纳米复合材料形貌和显微结构

编号：NMJS00382

篇名：定向碳纳米管/炭纳米复合材料形貌和显微结构

作者：李志; 巩前明; 王野; 吴建军; 梁吉; 黄启忠; 熊翔; 黄伯云;

关键词：定向碳纳米管; 炭/炭; 热解炭; 纳米复合材料; 微观结构;

机构： 清华大学机械系; 清华大学先进成形制造教育部重点实验室; Department; Materials; Science; Engineering; Cornell; University; Ithac

摘要： 以CVD法定向碳纳米管(ACNTs)阵列为骨架,利用化学气相渗透(CVI)工艺制备了新型定向碳纳米管/炭(ACNT/C)纳米复合材料。通过偏光金相显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等分析方法对其显微结构和热解炭沉积机理进行了研究。结果表明:所制ACNT/C纳米复合材料的热解炭结构主要为类粗糙层结构,围绕碳纳米管生长的热解炭石墨层片结构清晰,并且碳纳米管和热解炭之间具有良好的界面结合;而在相同工艺条件下围绕炭纤维生长的热解炭为典型的光滑层结构。这可能是由于在热解炭沉积过程中存在碳纳米管诱导沉积过程,即沿着碳纳米管径向的离域化共轭π键和具有类似结构的芳香族大分子通过π-π非共价键作用相结合,并在CNTs纳米尺寸的影响下,芳香族大分子按照软取向(Softepitaxy)围绕碳纳米管生成环形层片状类石墨结构的热解炭。该研究结果有望为热解炭的可控沉积起到一定的借鉴作用。