本项目提出了碳纳米管网络结构在功能复合材料中应用的总体思路,突破了人们对碳纳米管进行表面修饰提高与基体相互作用的常规思想,提出了利用“碳管-基体间弱相互作用”构建碳纳米管网络结构的见解,通过碳纳米管与不同聚合物基体的表面能和润湿动力学等研究,揭示了碳纳米管与基体的界面弱相互作用原理,使碳纳米管与聚合物通过弱相互作用进行复合,实现了碳纳米管网络的有效搭接与控制,显著改善了复合材料的输运性能。提出了非金属催化剂制备单壁碳纳米管的新方法,针对不同基体和应用,发展出系列碳纳米管网络型复合材料的制备方法,系统研究了复合材料制备过程中涉及的基本科学问题及其电、热输运等性能,建立了碳纳米管复合材料的结构-性能关系。探索了碳纳米管网络型功能复合材料的应用,获得了具有优异循环稳定性的碳纳米管/高密度聚乙烯PTC复合材料,与市售炭黑/聚合物PTC热敏电阻元件相比,具有更高的耐电流、耐电压特性,可用于大电流、高电压的工作环境中;获得了碳纳米管复合石墨负极材料和碳纳米管复合磷酸铁锂正极材料,有效提高了电极材料的循环性能和倍率性能,可望在动力电池中得到大规模应用。为碳纳米管功能复合材料的应用奠定了科学基础。
英文主题词Carbon nanotube; composite; functional material; network structure