納米紙之碳納米紙.ppt

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1、功能材料小組成員：許峰林強石先山主講人：石先山功能材料定義功能材料是指通過光、電、磁、熱、化學(xué)、生化等作用后具有特定功能的材料。在國外，常將這類材料稱為功能材料（FunctionalMater-ials）、特種材料（SpecialityMaterials）或精細材料（FineMaterials）。功能材料涉及面廣，具體包括光、電功能，磁功能，分離功能，形狀記憶功能等等。這類材料相對于通常的結(jié)構(gòu)材料而言，一般除了具有機械特性外，還具有其他的功能特性。——摘自《現(xiàn)代功能材料及其應(yīng)用》功能材料根據(jù)材料的特性特征和用途，可以將功能材料定

2、義為：具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料?！浴缎滦凸δ懿牧稀饭δ懿牧系姆诸惞δ懿牧媳旧淼姆秶€沒有公認(rèn)的嚴(yán)格的界定，所以對它的分類就很難有統(tǒng)一的認(rèn)識。比較常見的分類方法有：（1）按照材料的化學(xué)鍵分類。分為功能性金屬材料、功能性無機非金屬材料、功能性有機材料和功能性復(fù)合材料。（2）按照材料物理性質(zhì)分類。分為磁性材料、電性材料、光學(xué)材料、聲學(xué)材料、力學(xué)材料、化學(xué)功能材料等。（3）按照功能材料的應(yīng)用領(lǐng)域分類。分為電子材料、軍工材料、核材料、信息工業(yè)用材料

3、、能源材料、醫(yī)學(xué)材料等?！x自《功能材料學(xué)概論》（1）根據(jù)材料的物質(zhì)性進行分類①金屬功能材料②無機非金屬功能材料③有機功能材料④復(fù)合功能材料（2）根據(jù)材料的功能性進行分類按照材料的物理化學(xué)功能進行分類，例如，按材料的主要使用性能大致可分為9大類型：①電學(xué)功能材料②磁學(xué)功能材料③光學(xué)功能材料④聲學(xué)功能材料⑤力學(xué)功能材料⑥熱學(xué)功能材料⑦化學(xué)功能材料⑧生物醫(yī)學(xué)功能材料⑨核功能材料（3）根據(jù)材料的應(yīng)用性進行分類按照功能材料應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域進行分類，主要可分為信息材料、電子材料、電工材料、電訊材料、計算機材料、傳感材料、儀器儀表材料、能源

4、材料、航空航天材料、生物醫(yī)用材料?！缎滦凸δ懿牧稀沸滦吞技{米紙國內(nèi)外研究進展——選自《功能材料》2014年第二期通過上面的介紹，大家初步認(rèn)識功能材料后，會不會感覺知識用時方恨少呢？下面就請允許我及我小組的同學(xué)帶領(lǐng)大家認(rèn)識一種科技前沿的新型功能材料。納米紙定義從廣義上講,納米紙是指利用一些納米材料(如納米晶體、納米微粒或納米纖維等)通過一定的技術(shù)手段直接制備或與其它材料復(fù)合制備的一種宏觀上呈薄膜或薄板狀的二維片層材料。納米紙的分類根據(jù)所選原料不同,納米紙可以分為有機-無機復(fù)合納米紙、纖維素納米紙以及碳納米紙3大類。有機-無機復(fù)

5、合納米紙是將納米級的粘土、蛭石、云母或SiO2微粒等與基體材料復(fù)合制得的一種納米紙。纖維素納米紙主要是利用纖維素及其衍生物制得的一種納米紙。碳納米紙(carbonnanopaper或buckypaper)是以石墨/石墨烯、納米碳纖維或碳納米管等碳基納米材料制備的一種成份單一、性能良好的新型納米紙,其含義類似于薄膜。初識碳納米紙?zhí)技{米紙是一種綜合性能良好、應(yīng)用前景廣闊的碳基功能材料。碳納米紙的分類根據(jù)制備原料的不同,碳納米紙可以進一步分成3類:(1)石墨/石墨烯及其氧化物或衍生物為原材料制備石墨基碳納米紙;(2)以碳納米管(單壁碳

6、納米管、雙壁碳納米管和多壁碳納米管等)為原材料制備碳納米管紙;(3)以納米碳纖維為原材料制備納米碳纖維紙。石墨/石墨烯類碳納米紙石墨是由一層層蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而成。石墨烯則是一個碳原子厚度的石墨單片層,即石墨烯是石墨的結(jié)構(gòu)單元。石墨/石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能,其氧化物中由于含氧官能團的存在更易于通過化學(xué)改性來進行功能化處理,因此石墨/石墨烯及其氧化物常被用于制備多功能的碳納米紙。碳納米管紙?zhí)技{米管具有典型的層狀中空結(jié)構(gòu),是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級,軸向尺寸為微米量級)的一維量子材料。它主要是由呈六

7、邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。由碳納米管制備的碳納米紙的性能更加突出,兼具碳納米管的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能外,與聚合物形成復(fù)合材料過程中不會發(fā)生團聚現(xiàn)象。納米碳纖維紙納米碳纖維是一維結(jié)構(gòu)的納米碳材料。其直徑在納米級到微米級范圍,長度為微米級到毫米級,長徑比在100以上。3種碳納米紙的比較碳納米紙的制備方法催化化學(xué)氣相沉積法制備原理是:以小分子碳氫化合物為原料,在高溫催化的條件下連續(xù)反應(yīng),生成具有石墨或碳納米管結(jié)構(gòu)的納米碳材料,得到的納米碳材料連續(xù)不斷地沉積在接收平板上,待反應(yīng)結(jié)束即得到致密的碳納米紙。懸浮液過濾法該

8、方法是將穩(wěn)定的納米碳材料懸浮液通過分散、過濾和熱干燥處理等過程來進行的。碳納米紙的應(yīng)用電池及超級電容器碳納米紙因其化學(xué)穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性能好等優(yōu)點成為制備高性能電池的目標(biāo)材料。電子組件碳納米紙的物理化學(xué)性能優(yōu)于一般的材料,常被用作電子組件?；瘜W(xué)過濾膜膜材料是材料領(lǐng)