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化工原料常见问题

PVP在碳纳米管中的应用

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  什么是碳纳米管?

  纳米管图.png

  碳元素在自然界中广泛存在,在金刚石、石墨和C60等富勒烯族被确定为碳元素在自然界中的单质形式以后,碳纳米管被很多人认为是第4种单质形式。碳纳米管(CNTs)又称巴基管(buckytubes),可以定义为用石墨片层卷成的无缝中空的同轴圆柱体结构,严格的说是具有独特结构的准一维量子材料,可称为纳米材料之王。它重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米材料在纳米材料技术开发中举足轻重,它将影响到国民经济的各个领域,是国际上研究的重点和难点。

  碳纳米管按照石墨烯片的层数简单分类为:单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

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  碳纳米管的应用

  碳纳米管可提高电池导电率

  碳纳米管具有最简单的化学组成及原子结合形态,却展现了最丰富多彩的结构以及与之相关的物理、化学性能。由于它可看成是片状石墨卷成的圆筒,因此必然具有石墨优良的本征特性,如耐热、耐腐蚀、耐热冲击、传热和导电性好、有自润滑性和生体相容性等一系列综合性能。纳米碳管的尺度、结构、拓扑学因素和碳原子相结合,又赋予了碳纳米管极为独特而又广阔应用前景的性能。

  PVP在碳纳米管分散中的作用

  碳纳米管因管间较强的范德华力作用而形成束状或者相互缠结,从而发生团聚,这严重限制了其在机械、热学和电学方面的应用。

  聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种具有特殊结构的两亲性聚合物,吡咯烷酮基团为亲水基团,主链为C−C键的疏水性链段,具有亲油性,因而能够溶于水或醇、羧酸、胺烷烃等有机溶剂中。将这种两亲性结构的聚合物引入到CNTs表面,能够明显改善CNTs在水、有机溶剂和其他基体中的分散性能。

  其中中等分子量的PVPK25和PVPK30对多壁碳纳米管的分散效果最佳,浆料黏度较低,呈现近牛顿流体特征,分散的多壁碳纳米管颗粒均匀,平均粒径相对较小,并具有较好的稳定性,同时其电阻率也较低,吸附量高于低分子量PVPK17和高分子量PVPK90的吸附量,并在多壁碳纳米管表面具有更好的空间位阻修饰效果,因而使得多壁碳纳米管几乎呈单根分散,缠结现象显著减少。


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