针对以碳纳米管制备各种功能性复合材料的需要,对碳纳米管进行表面改性,通过各种物理、化学处理手段减弱或消除由于范德华力所引起的团聚。在碳纳米管的表面引入羟基、羧基、胺基等亲水基团或酯基等疏水基团,以利于在水性或有机介质中分散。遴选离子型表面活性剂、聚醚类表面活性剂研究碳纳米管在水性和有机介质中的分散性。在碳纳米管具有良好分散性的基础上,制备组分均匀的碳纳米管/陶瓷复合粉体,进一步研制碳纳米管/陶瓷基功能性复合材料。利用碳纳米管所特有的高强度、高韧性、良好的热导、电导和电磁性,制备集力学性能和功能性为一体的碳纳米管复相陶瓷。对开拓碳纳米管的应用领域及发展陶瓷新材料具有重要意义。
碳纳米管是一种具有全新性能的、理想的准一维纳米材料,碳纳米管复合材料是碳纳米管最有前景的应用方向之一,解决碳纳米管的分散问题及提高其与基体材料的相容性是研制高性能碳纳米管复相陶瓷的关键。通过本项目的研究,我们建立了广泛适用的碳纳米管/液体悬浮液稳定性表征方法,为准确、高效筛选碳纳米管的分散剂提供了平台。探索发现了多种高效碳纳米管分散剂,在此基础上研制了高度分散高度稳定的碳纳米管液体悬浮液。我们在国际上首次提出了反微乳非共价键合法、异质絮凝、溶剂热原位合成法、原位生长法等一系列碳纳米管/无机纳米颗粒杂化材料制备方法,并研制了十余种无机纳米微粒包覆或填充的碳纳米管复合粉体, 这些复合粉体有望作为光催化剂、气敏材料、超级电容器电极材料等得到广泛应用。本项目还开展了多种新型功能性碳纳米管复合体材料研究,成功解决了碳纳米管的分散及与基体材料的界面结合问题,使复合材料的导电性、力学性能及电化学性能有成倍或数量级的提高。本项目所取得的创新性研究成果已申请多项中国发明专利,并在国际期刊上发表论文30余篇。