高强碳纳米管纤维的制备发展、性能强化及应用探索

1

作者 孙奥 许诺 +3 位作者 王越凡 徐家琦 史子峥 张霄 《新型炭材料(中英文)》 北大核心 2025年第3期621-641,共21页

碳纳米管纤维(CNTF)作为亿万单根碳纳米管(iCNT)组成的宏观体材料,曾长期受制于微观结构排布无序、松散等问题,其力学性能相较于单根CNT产生几个数量级的衰减。近十年来,随着CNTF制备技术的革新,不仅实现了工业级的连续批量生产,其成本... 碳纳米管纤维(CNTF)作为亿万单根碳纳米管(iCNT)组成的宏观体材料,曾长期受制于微观结构排布无序、松散等问题,其力学性能相较于单根CNT产生几个数量级的衰减。近十年来,随着CNTF制备技术的革新,不仅实现了工业级的连续批量生产,其成本也在规模效应下大幅下降至接近高性能商业纤维。而基于多种强化新技术的发现,高性能CNTF得以兼具高强度、中高模量、高电导率、高热导率、高柔性、低密度等优异的综合特性,不仅实现了对标杆型商业纤维特征性能的赶超,也在航空航天多功能结构材料、多功能导电缆线和新型机械能收集领域开展了广泛的应用探索。本文总结了近十年来CNTF三种制备技术的改良、后处理性能强化及其机理、多级结构失效机制以及应用探索等重要进展,旨在厘清从纳米尺度特性到宏观性能传递的关键瓶颈,并探讨未来CNTF进一步趋近单根卓越性能的可行路径以及广泛应用的前景。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 碳纳米管 高强度纤维 热导率 航天结构材料

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维基热电器件的制备及其性能研究 被引量：4

2

作者 余龙 邱华 顾鹏 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期60-66,共7页

利用温差发电的柔性热电器件具有可持续、环保和可穿戴的优点,但是多数热电器件需要利用金属电极相互连接,这在一定程度上降低了热电器件的整体性能。本文利用OA和FeCl 3对碳纳米管纤维进行N型和P型掺杂,制备了无需金属电极连接的具有连... 利用温差发电的柔性热电器件具有可持续、环保和可穿戴的优点,但是多数热电器件需要利用金属电极相互连接,这在一定程度上降低了热电器件的整体性能。本文利用OA和FeCl 3对碳纳米管纤维进行N型和P型掺杂,制备了无需金属电极连接的具有连续P-N结构的热电纤维,并且利用热电纤维制备了3D热电器件。结果显示,N型和P型碳纳米管纤维基热电纤维分别具有-69.7、62.2μV K的高塞贝克系数和552.9、431.4μW(m·K 2)的高功率因数,3D热电器件能够利用人体与环境之间垂直方向上的温差产生开路电压,并可用作简单的温度传感器。这种3D热电器件具有优异的热电性能,在柔性自供电领域有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 P-N结构 热电纤维 热电器件 温度传感器

在线阅读 下载PDF 职称材料

高性能碳纳米管纤维:动态强度高达14 GPa

3

作者 燕春晖(摘译) 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期10-10,共1页

现代工业和国防领域,特别是在承受高速冲击和高应变率环境中,对高性能纤维材料的需求日益增长。碳纳米管(CNTs)因其超高强度和优异的力学性能而被视为构建高性能纤维的理想材料之一。然而,将CNTs加工成纤维时,其机械性能往往难以达到单... 现代工业和国防领域,特别是在承受高速冲击和高应变率环境中,对高性能纤维材料的需求日益增长。碳纳米管(CNTs)因其超高强度和优异的力学性能而被视为构建高性能纤维的理想材料之一。然而,将CNTs加工成纤维时,其机械性能往往难以达到单个CNT的内在强度。针对这一挑战,来自北京石墨烯研究院、武汉大学、中国科学技术大学等多家单位的研究团队制备了一种新型碳纳米管纤维(CNTFs),其动态强度高达14 GPa,为高性能纤维材料的应用开辟了新的可能性,相关成果于2024年6月20日发表在《科学(Science)》杂志上。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 动态强度 高性能纤维材料 中国科学技术大学 超高强度 高速冲击 石墨烯 高应变率

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维研究进展 被引量：14

4

作者 孟凡成 周振平 李清文 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第17期38-43,共6页

主要概述了碳纳米管纤维的最新研究进展,详细介绍了当前碳纳米管纤维的3种主要制备方法——溶液纺丝、阵列抽丝以及浮动CVD直接纺丝法,探讨了各种工艺参数对碳纳米管纤维纺丝工艺以及产品最终性能的影响,分析和展望了碳纳米管纤维目前... 主要概述了碳纳米管纤维的最新研究进展,详细介绍了当前碳纳米管纤维的3种主要制备方法——溶液纺丝、阵列抽丝以及浮动CVD直接纺丝法,探讨了各种工艺参数对碳纳米管纤维纺丝工艺以及产品最终性能的影响,分析和展望了碳纳米管纤维目前仍存在的一些关键问题和可能的发展方向、应用前景等。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 纺丝 制备 应用

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维的物理性能与宏量制备及其应用 被引量：8

5

作者 李清文 赵静娜 张骁骅 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期145-151,共7页

为更好地了解碳纳米管纤维的发展情况,综述了近年来碳纳米管纤维在物理性能及其宏量制备等方面的研究进展。从碳纳米管纤维的制备出发,分析了碳纳米管纤维的成形方式及力、电、热等物理性能增强方法,介绍了碳纳米管纤维的宏量制备发展过... 为更好地了解碳纳米管纤维的发展情况,综述了近年来碳纳米管纤维在物理性能及其宏量制备等方面的研究进展。从碳纳米管纤维的制备出发,分析了碳纳米管纤维的成形方式及力、电、热等物理性能增强方法,介绍了碳纳米管纤维的宏量制备发展过程,总结了目前存在的问题,阐述了碳纳米管纤维作为结构功能一体化材料的优势、应用情况及潜在应用领域,并根据目前行业现状对下一步的主要发展方向提出设想并进行了展望。最后提出,碳纳米管纤维作为最具有产业化潜力的纳米纤维材料之一,有望应用于航空航天、车辆、船舶等领域,可为未来我国军用和民用领域的结构功能一体化材料提供强有力的材料和技术支撑。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 力学性能 电学性能 热学性能 宏量制备

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维的多功能特性及其驱动应用 被引量：4

6

作者 余雪平 兰竹瑶 +4 位作者 邹菁云 赵静娜 张登松 张骁骅 李清文 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期132-137,143,共7页

碳纳米管纤维作为一种新型纤维材料,具有传统纤维不具备的独特的组装结构特性,并因丰富的界面结构带来了诸多功能特性,使其在能源、电子、驱动等领域具有巨大的应用潜力。综述了碳纳米管组装结构特性和丰富的界面在多功能特性中的重要... 碳纳米管纤维作为一种新型纤维材料,具有传统纤维不具备的独特的组装结构特性,并因丰富的界面结构带来了诸多功能特性,使其在能源、电子、驱动等领域具有巨大的应用潜力。综述了碳纳米管组装结构特性和丰富的界面在多功能特性中的重要作用以及碳纳米管纤维在智能驱动应用中的研究进展,最后对未来新型结构功能一体化纤维材料的探索进行了展望。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 多功能特性 驱动应用

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管及碳纳米管纤维的性能与应用 被引量：2

7

作者 孟庆杰 张兴祥 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第F05期83-87,共5页

碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状壳层结构。扼要介绍了碳纳米管、碳纳米管纤维的合成方法及近几年来国内外制备的各种碳纳米管产品。碳纳米管、碳纳米管纤维由于其优良的力学、电学特性可以制成气体吸附体、生物... 碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状壳层结构。扼要介绍了碳纳米管、碳纳米管纤维的合成方法及近几年来国内外制备的各种碳纳米管产品。碳纳米管、碳纳米管纤维由于其优良的力学、电学特性可以制成气体吸附体、生物模板、传动装置、增强复合体、催化剂载体、探测器、传感器、纳米反应器等产品,在航空、能源、医药、化学等技术领域广泛应用。 展开更多

关键词 碳纳米管 碳纳米管纤维 制造 应用

在线阅读 下载PDF 职称材料

氧气与水对碳纳米管纤维电子特性的影响

8

作者 黎业生 张伟波 +2 位作者 赵曼 陈德明 吴子平 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期3037-3040,共4页

由于碳纳米管特殊的中空结构及高的比表面积,其对气体与液体的吸附有极大的先天优势。研究了不同环境下碳纳米管纤维对氧气与水分的吸附与解吸过程中其电子特性变化。电弧实验表明,碳纳米管纤维在较低电压(≤30V)与相应电流下(<2A)... 由于碳纳米管特殊的中空结构及高的比表面积,其对气体与液体的吸附有极大的先天优势。研究了不同环境下碳纳米管纤维对氧气与水分的吸附与解吸过程中其电子特性变化。电弧实验表明,碳纳米管纤维在较低电压(≤30V)与相应电流下(<2A)可以产生强烈电弧,同时局部产生高温;高温易使纤维对氧气产生解吸,从而引起纤维电阻增大。室温条件下碳纳米管纤维对空气中水分子的吸附较对氧分子要强,水分子吸附增加了其表面羟基基团,使得其内部空穴数量减少,导电性降低,纤维电阻增大。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 氧气 水分 电子特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于碳纳米管纤维生长锌钴双金属氧化物纳米线森林的高能量纤维状超级电容器（英文） 被引量：7

9

作者 杨钊 杨禹 +3 位作者 吕春祥 张永毅 张骁骅 刘予宇 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期559-568,共10页

随着可穿戴电子器件的发展,新型纤维状超级电容器逐渐成为最新一代储能器件。然而,纤维状超级电容器较低的电导率和较小的比电容限制了其在高能量密度器件中的应用。本工作采用水热法在碳纳米管纤维表面生长锌钴双金属氧化物纳米线森林... 随着可穿戴电子器件的发展,新型纤维状超级电容器逐渐成为最新一代储能器件。然而,纤维状超级电容器较低的电导率和较小的比电容限制了其在高能量密度器件中的应用。本工作采用水热法在碳纳米管纤维表面生长锌钴双金属氧化物纳米线森林设计高能量纤维状超级电容器,利用锌钴双金属氧化物和碳纳米管纤维的协同效应显著提高复合纤维的电化学性能。使用聚氯乙烯薄膜和聚乙烯醇/氯化锂凝胶电解质与复合纤维组装全固态纤维状对称超级电容器,并测试其电化学性能。组装的复合纤维比电容达到112.67 mF·cm^-2,功率密度0.45 mw·cm^-2时的能量密度为12.68μwh·cm^-2。复合纤维有较好的循环稳定性,以1 mA·cm^-2的电流密度进行10 000次循环,其电容保持率为90.63%。此外,在几种不同弯曲角度下,循环伏安曲线的变化可以忽略不计,说明复合纤维具有良好的柔韧性和力学稳定性。全固态纤维状超级电容器的优异性能为便携式和可穿戴电子产品的发展提供了新的机遇。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 锌钴双金属氧化物 纳米线森林 纤维状超级电容器

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维的连续制备及高性能化 被引量：13

10

作者 吴昆杰 张永毅 +1 位作者 勇振中 李清文 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第9期74-98,共25页

碳纳米管纤维是一种碳纳米管的宏观聚集体,是由碳纳米管及管束组装而成的连续纱线,具有高强、高韧、高导电等特性,在结构功能一体化复合材料、纤维状能源器件、人工肌肉以及轻质导电线缆等领域具有非常广泛的应用前景。经过近二十年的发... 碳纳米管纤维是一种碳纳米管的宏观聚集体,是由碳纳米管及管束组装而成的连续纱线,具有高强、高韧、高导电等特性,在结构功能一体化复合材料、纤维状能源器件、人工肌肉以及轻质导电线缆等领域具有非常广泛的应用前景。经过近二十年的发展,碳纳米管纤维材料在连续制备技术、高性能化以及应用探索等方面相继取得了突破性的研究进展。本文总结了碳纳米管纤维材料的发展历程,对比介绍了碳纳米管纤维的不同连续制备与组装技术,重点讨论了碳纳米管纤维结构与性能之间的关联规律,并对目前碳纳米管纤维的高性能化方法进行了综述。在此基础上,对碳纳米管纤维材料的发展思路以及未来的应用方向进行了展望。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 连续制备 力学性能增强 电学性能增强

在线阅读 下载PDF 职称材料

阵列法制备连续碳纳米管纤维及其性能研究 被引量：3

11

作者 李珊 赵静娜 +5 位作者 贾晶晶 顾轶卓 李敏 张骁骅 李清文 张佐光 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期8-13,共6页

连续碳纳米管(CNT)纤维是由纳米级碳材料通过组装形成的微米级纤维材料。本文采用阵列纺丝法制备连续CNT纤维,通过改变纺丝工艺,考察了致密度、直径及捻角等组装参数对纤维内CNT的堆积排列结构、纤维的力学性能和电导性能的影响。结果表... 连续碳纳米管(CNT)纤维是由纳米级碳材料通过组装形成的微米级纤维材料。本文采用阵列纺丝法制备连续CNT纤维,通过改变纺丝工艺,考察了致密度、直径及捻角等组装参数对纤维内CNT的堆积排列结构、纤维的力学性能和电导性能的影响。结果表明,乙醇浸润可以明显提高CNT致密化程度,从而增强管间作用力,使得纤维力学及电学性能显著提升,拉伸模量、拉伸强度和电导率分别提高了121%、67%和26%;在纺丝过程中通过改变薄膜宽度调节纤维直径时,直径过小或过大都不利于提高纤维的力学性能,适中的直径在7至8μm时可以得到更高的CNT堆积密度,从而获得较高的拉伸性能;对于致密化程度较高的乙醇浸润CNT纤维,适度降低加捻程度并不显著影响纤维性能,为规模化连续制备提供了保证。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 阵列纺丝法 浸润 力学性能 电导率

在线阅读 下载PDF 职称材料

高性能、可弯曲碳纳米管纤维负载镍磷合金电催化析氢电极的研究 被引量：1

12

作者 赵玄 孙玉平 +2 位作者 上媛媛 宋平新 张迎九 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第9期1678-1683,1690,共7页

利用电化学沉积法在碳纳米管纤维(CNTFs)上沉积了镍磷合金,对比了不同循环圈数、不同镍磷比例下制备的碳纳米管纤维负载镍磷合金(Ni-P/CNTFs)电极在中性电解质溶液中的电催化析氢性能,发现当电沉积液中镍磷比为2∶1时,沉积50圈时制备出... 利用电化学沉积法在碳纳米管纤维(CNTFs)上沉积了镍磷合金,对比了不同循环圈数、不同镍磷比例下制备的碳纳米管纤维负载镍磷合金(Ni-P/CNTFs)电极在中性电解质溶液中的电催化析氢性能,发现当电沉积液中镍磷比为2∶1时,沉积50圈时制备出的样品具有最佳的电催化析氢性能,产生10 mA·cm-2电流密度仅需138 mV过电势,塔菲尔(Tafel)斜率为83 mV·dec-1,同时具有良好的稳定性。并且在保持催化性能不变的前提下,样品可以进行弯曲,扩展了应用领域。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 镍磷合金 电化学沉积 电催化析氢 可弯曲

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维及其传感器力电性能实验研究 被引量：4

13

作者 万山秀 王红艳 杨庆生 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期647-652,I0013,共7页

基于UTM T150微纳米力学测试系统搭建了纤维力电耦合测试平台,并对碳纳米管纤维进行了多组力电耦合作用下的拉伸性能实验研究。通过观察分析碳纳米管纤维的电阻-应变曲线,发现其电阻变化与应变大小密切相关,随着应变的不断变大,碳纳米... 基于UTM T150微纳米力学测试系统搭建了纤维力电耦合测试平台,并对碳纳米管纤维进行了多组力电耦合作用下的拉伸性能实验研究。通过观察分析碳纳米管纤维的电阻-应变曲线,发现其电阻变化与应变大小密切相关,随着应变的不断变大,碳纳米管纤维的电阻也在逐渐增加。基于此,设计制作了碳纳米管纤维柔性应变传感器,并将其贴在标准试件上分别进行了弯曲变形测试、单次/循环加载性能测试以及标定实验。结果表明:当对试件进行加载时,碳纳米管纤维柔性应变传感器的电阻会随着载荷的增大而增大;当载荷逐渐消失时,其电阻会逐渐减小直至回归初始电阻值附近。这表明碳纳米管纤维具备优异的电学与力学特性,并且利用它所制作的柔性应变传感器也有着较好的灵敏度与稳定性。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 电阻 应变 柔性应变传感器 力电耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维力-电耦合效应的实验研究 被引量：1

14

作者 刘扶庆 刘夏 杨庆生 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期31-38,共8页

CNT纤维是由沿轴向排列的高度取向的数十万根碳纳米管加捻组装而成。以实验方法研究CNT纤维在拉伸载荷与电流共同作用下的力学性质。实验结果表明,电流的引入会使纤维的模量和断裂强度显著降低。纤维在有电流通过时会产生轴向电致收缩力... CNT纤维是由沿轴向排列的高度取向的数十万根碳纳米管加捻组装而成。以实验方法研究CNT纤维在拉伸载荷与电流共同作用下的力学性质。实验结果表明,电流的引入会使纤维的模量和断裂强度显著降低。纤维在有电流通过时会产生轴向电致收缩力,电流强度越大,电致收缩力越大,在5mA时的收缩力约为2.5mN。将纤维轴向拉伸到2%应变,经过应力松弛使载荷趋于平稳后,首次通入电流或加大电流的强度,发现纤维的张力明显下降,主要原因是纤维模量变化引起的应力下降大于电致收缩力。在一定强度的电流下将纤维轴向拉伸到2%应变,经过应力松弛使载荷趋于平稳,然后改为通入相同强度的交流电流时,发现电致收缩力的响应很敏捷,当交流电流变化400个周期后,电致收缩力依然展现出较好的变化规律,这可使得CNT纤维作为新型电致驱动材料。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 力-电耦合 力学性质 电致收缩力 电致驱动

在线阅读 下载PDF 职称材料

温度对碳纳米管纤维/环氧树脂界面剪切强度的影响 被引量：3

15

作者 马奇利 张翠霞 +2 位作者 王晗 蒋瑾 吕卫帮 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期961-967,共7页

碳纳米管纤维具有优异的力学、电学和热学性能,是未来高性能多功能树脂基复合材料的理想增强材料.采用微滴包埋实验方法,结合光学显微镜和扫描电子显微镜等表征手段,研究环境温度对碳纳米管纤维/环氧树脂基体间界面剪切强度的影响,并对... 碳纳米管纤维具有优异的力学、电学和热学性能,是未来高性能多功能树脂基复合材料的理想增强材料.采用微滴包埋实验方法,结合光学显微镜和扫描电子显微镜等表征手段,研究环境温度对碳纳米管纤维/环氧树脂基体间界面剪切强度的影响,并对其机理进行分析.实验结果表明,在室温至140?C环境温度范围内,界面剪切强度随着温度的升高而明显降低.主要原因是:环氧树脂和碳纳米管纤维的热膨胀系数存在较大差异,环境温度升高时界面处发生热失配;高温下树脂基体软化,与纤维的结合力变弱.研究结果对碳纳米管纤维复合材料设计具有重要的指导意义. 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 环氧树脂 界面剪切强度 温度效应

在线阅读 下载PDF 职称材料

气相沉积法制备碳纳米管纤维反应器气体流场模拟 被引量：1

16

作者 周梓豪 吴丽莉 陈廷 《现代纺织技术》 北大核心 2022年第2期99-105,共7页

为了探讨制备碳纳米管纤维的直立式气相沉积反应器气体流场,选用计算流体力学软件Gambit和Fluent分别对直立式气相沉积反应器气体流场进行建模和数值模拟,模拟得到反应器内部气体速度、温度和浓度分布。结果表明:气体从进气管口射出时... 为了探讨制备碳纳米管纤维的直立式气相沉积反应器气体流场,选用计算流体力学软件Gambit和Fluent分别对直立式气相沉积反应器气体流场进行建模和数值模拟,模拟得到反应器内部气体速度、温度和浓度分布。结果表明:气体从进气管口射出时速度达到峰值1.79 m/s;在加热段时速度逐渐趋向于稳定,为0.02 m/s,温度逐渐趋向于反应器管壁温度(1500 K);碳源甲烷气体在反应器加热段呈现泊肃叶分布。直立式气相沉积反应器加热段气体流场呈现低速平缓高温,是适宜碳纳米管合成和碳纳米管纤维形成的有利环境和主要区域。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 化学气相沉积 气体流场 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

甲醇辅助连续制备碳纳米管纤维及其性能研究

17

作者 邱昀淙 宋远强 李亚利 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期76-82,共7页

在浮动催化化学气相沉积(FCCVD)法制备碳纳米管连续体的工艺中,一般采用碳源加二茂铁在氢气作用下催化生长碳纳米管连续体。整个工艺过程中需要外部供给大量的氢气,既需要消耗高品质氢能源,又会有较高的安全风险。根据甲醇高温裂解产生... 在浮动催化化学气相沉积(FCCVD)法制备碳纳米管连续体的工艺中,一般采用碳源加二茂铁在氢气作用下催化生长碳纳米管连续体。整个工艺过程中需要外部供给大量的氢气,既需要消耗高品质氢能源,又会有较高的安全风险。根据甲醇高温裂解产生氢气的原理,由于甲醇可以在高温下分解生成氢气,本研究将甲醇添加到碳源中,以替代FCCVD工艺中的氢气。实验发现:随着甲醇与乙醇体积比的增加,形成碳纳米管连续体的过程中所需氢气量明显减少;当甲醇与乙醇体积比为6∶1时,能够在纯惰性气体氛围中稳定、连续地制备碳纳米管连续体。对得到的碳纳米管连续体采用532 nm激光拉曼进行表征,其I_(G)/I_(D)值为3.24,表明碳纳米管结晶性良好。连续体经过水收集形成碳纳米管纤维,SEM表征显示纤维中的碳纳米管具有一定的取向性,力学拉伸测试其拉伸强度为330 MPa。同时经计算发现:在达到相同效果的前提下,使用甲醇的效率是纯氢气的2.48倍。因此本工作提供了一种节能、安全的碳纳米管连续制备方法。 展开更多

关键词 甲醇 碳纳米管纤维 惰性气氛 浮动催化化学气相沉积 替代效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管/聚乙二醇复合相变纤维的制备及其热性能

18

作者 廖昙倩 李文雅 +2 位作者 杨晓宇 赵静娜 张骁骅 《纺织学报》 北大核心 2025年第3期9-16,共8页

为解决有机相变材料导热性能、力学性能、热稳定性差等问题,利用一维连续的宏观碳纳米管(CNT)纤维作为增强骨架,采用电化学析氢膨胀技术原位浸润聚乙二醇(PEG)制备了CNT/PEG复合相变纤维,并对其结构和热力学性能进行分析。结果表明:CNT/... 为解决有机相变材料导热性能、力学性能、热稳定性差等问题,利用一维连续的宏观碳纳米管(CNT)纤维作为增强骨架,采用电化学析氢膨胀技术原位浸润聚乙二醇(PEG)制备了CNT/PEG复合相变纤维,并对其结构和热力学性能进行分析。结果表明:CNT/PEG复合相变纤维表面光滑、结构均匀,PEG负载量达94%以上;CNT的网络结构还促进了不同分子质量PEG的协同结晶,复合相变纤维的相变温度可在9.2~24.7℃范围内进行调控,相变焓最高达168.2 J/g,在120次热循环后仍具有优异的稳定性;得益于CNT出色的光吸收能力,复合相变纤维的光热转换效率达63.5%;复合相变纤维呈现出优异的力学和电学性能,断裂强度最高可达412 MPa,断裂伸长率可达17.0%,电阻值稳定;使用高透明疏水性材料对复合相变纤维进行封装,解决了PEG在空气中的吸湿问题,且不影响复合相变纤维的光热特性。 展开更多

关键词 智能调温纺织品 相变纤维 碳纳米管纤维 原位复合 相变储能 光热转换 封装

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管功能纤维的可控制备与性能调控研究进展

19

作者 李润 常梓洋 张如范 《纺织学报》 北大核心 2025年第5期30-40,共11页

碳纳米管纤维因其优异的物理和化学性能,在纤维传感器、纤维储能器件、柔性电子及显示器件等领域具有广泛的应用潜力。为充分利用和开发单根碳纳米管的本征优异性能,综述了碳纳米管纤维的可控制备和功能化策略。碳纳米管纤维的可控制备... 碳纳米管纤维因其优异的物理和化学性能,在纤维传感器、纤维储能器件、柔性电子及显示器件等领域具有广泛的应用潜力。为充分利用和开发单根碳纳米管的本征优异性能,综述了碳纳米管纤维的可控制备和功能化策略。碳纳米管纤维的可控制备技术包括湿法纺丝技术、阵列抽丝技术、以及目前主流应用的浮动催化直接纺丝技术,其功能化策略包括与其它功能材料的复合及多级结构设计;介绍了碳纳米管纤维在传感、储能等领域的应用进展,碳纳米管纤维在物理传感器、化学传感器等领域均得到了研究与应用,在储能领域可作为超级电容器和电化学电池的电极;最后总结了碳纳米管功能纤维领域面临的科学和技术挑战,对其未来的发展方向进行了讨论与展望。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 可控制备方法 性能调控 多级结构设计 传感器件 储能器件

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管纤维的制备及其致密化策略研究综述

20

作者 谢传乐 李炬 +2 位作者 刘雯雯 许福军 刘玮 《东华大学学报(自然科学版)》 2025年第4期220-234,共15页

碳纳米管纤维(CNTF)因具备卓越的力学、电学和热学性能,被广泛视为下一代高性能纤维的重要候选材料。然而,CNTF制备过程中存在一些问题,如碳纳米管(CNT)的团聚、管间相互作用不佳以及取向性差等,导致纤维具有高孔隙率、低堆积密度和结... 碳纳米管纤维(CNTF)因具备卓越的力学、电学和热学性能,被广泛视为下一代高性能纤维的重要候选材料。然而,CNTF制备过程中存在一些问题,如碳纳米管(CNT)的团聚、管间相互作用不佳以及取向性差等,导致纤维具有高孔隙率、低堆积密度和结构不均匀等缺陷,严重限制了其综合性能的发挥。为解决这些问题,引入致密化工艺可以显著减少这些不利因素,克服原始纤维的结构缺陷。本文综述了CNTF的制备方法,包括浮动催化CVD(FC-CVD)纺丝、湿法纺丝、阵列纺丝和薄膜纺丝等。同时,探讨了多种致密化策略,如加捻、溶剂诱导收缩、机械加压与牵伸、聚合物渗透和化学处理等,深入分析了这些致密化工艺对CNTF结构与性能的影响,并展望了其工程化应用前景。最后,结合当前的研究进展,提出了CNTF制备与致密化策略的发展方向,旨在推动其在高性能材料领域的广泛应用。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 致密化 堆积密度 力学性能 电学性能

在线阅读 下载PDF 职称材料