Модифицирование углеродных нанотрубок и нановолокон для получения керамических нанокомпозитов

• Автор: Нгуен Чан Хунг
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Углеродные нанотрубки и нановолокна

1.2. Структура и свойства НТ и НВ.

1.3. Методы синтеза НТ иНВ

1.4. Активирование НТ и НВ

1.5. Функциализация ТГ и НВ

1.5.1. Раскрытие и разделение НТ.

1.5.2. Присоединение кислородсодержащих групп к НТ

1.5.3. Амидирование и аминирование.

1.5.4. Фторирование
1.5.5. Другие типы ковалентного связывания.
1.6. Керамические композиты с НТ.
1.7. Заключение по обзору литературы.
Глава 2. Экспериментальная часть.
2.1. Характеристика исходных веществ.
2.2. Процесс химического активирования.
2.2.1. Расчет равновесия реакций.
2.2.2. Связь изменений массы с изменением удельной поверхности
2.2.3. Методика экспериментов
2.2.4. Результаты и их обсуждение
2.3. Функциализация кислотами и амидирование тонких
многослойных НТ.
2.4. Функциализация кислотами и амидирование толстых
многослойных НТ.
2.5. Процесс фупкциализации НВ кислотами.
2.6. Карбоксилирование и амидирование НВ.
2.7. Аминирование НТ и НВ
2.8. Сочетание химического активирования и функциализации НВ .
2.9. Исследование поведения фторированных НТ.
2 Исследование растворимости фторированных НВ в этаноле .
2 Интенсивная функциализация НТ и НВ.
21. Расчет удельного тепло и газовыделения процесса.
22. Результаты экспериментов.
2 Получение композитов НТ и НВ с оксидами редких металлов
21. Применение экстрагентов
22. Применение реакции мокрого сжигания
22.1. Расчет удельного тепло и газовыделения процесса
22.2. Получение нанокомпозитов
Выводы.
Литература


Еще больше различий может наблюдаться у НТ разной структуры и морфологии (изогнутых, разветвленных, конических и др. ПТ отличаются от фуллереиов большими размерами внутренней полости, а от графита - большей долей доступных центров на поверхности. НТ представляют собой цилиндрические частицы, образованные графенами, - плоскими углеродными сетками, в которых атомы углерода находятся по углам сочлененных шестиугольников. Они могут быть однослойными с диаметром между -0. ОНТ имеют диаметр 1. Последние состоят из нескольких (от двух до нескольких десятков) соосных трубок с внутренним диаметром -1. Их Буд. НТ равно 0 - 0 м /г, десятислойных - примерно 0 м /г. Как правило, ОНТ содержат меньше топологических дефектов и имеют лучшие механические и электрофизические свойства. Более того, некоторые МНТ содержат внутренние перемычки, образованные искривленными графенами. Относительно небольшое число (плотность) перемычек соответствует “бамбукообразной” структуре МНТ, большое их число - коштческим структурам, таким как “ёлочная” или “стопа усеченных конусов”. В последние время большой интерес проявляется к углеродным двухслойным нанотрубкам (ДНТ). Оказалось, что по механическим свойствам ДНТ могут превосходить ОНТ. Кроме того, ДНТ имеют большую термическую устойчивость, тепло- и электропроводность, чем ОНТ. Если ОНТ начинают коалесцировать при - °С, то ДНТ - выше °С. Характеристики ианобумаги из ДНТ превосходят таковые для ОНТ. Неизбежное наличие топологических дефектов, характерное для любых НТ, сказывается на свойствах ДНТ в меньшей степени, чем на ОНТ. ОНТ, что в ряде случаев делает функциализацию (а следовательно, солюбилизацию и возможность использовать коллоидные растворы ОНТ для очистки, введения в композиты или других операций) крайне нежелательной. В случае ДНТ присоединение идет к внешней оболочке, а электронные свойства внутренней оболочки практически не изменяются. Углеродные НВ представляют собой нитевидные частицы диаметром до 0 - 0 нм и длиной от нескольких микрометров до десятков и сотен микрометров. Они обладают наиболее разупорядоченной структурой, хотя их 8уд. Их стенки состоят из графенов (углеродных сеток, в которых атомы углерода расположены в углах соединенных между собой шестиугольников), ориентированных под различными углами к оси волокна и образуют периодические перемычки в центральном канале волокна. В некоторых случаях центральный канал может отсутствовать. Типы НВ показаны на рис. Рис. Типы углеродных НВ: а - «елочная структура»; б - «стопа усеченных конусов»; в - «стопа монет». Благодаря своей специфической структуре, НТ проявляют исключительные свойства. Одно из их важных свойств - наличие проводимости металлического или полупроводникового типа. Многие виды НТ проявляют рекордные механические, электронные, и тепловые свойства. Сравнение некоторых характеристик ИТ, НВ со свойствами других материалов приведено в табл. Таблица 1. Механические свойства материалов. Прочность на растяжение, ГПа 0 3-7 0-0 0- 0. Удельная прочность, ГПа 2-4 0-0 0-0 0. Свойства углеродных НТ тесно связаны с их методом производства. Существует две группы методов получения НТ и НВ: возгонка-десублимация графита и пиролиз углеводородов. Первая группа процессов связана с высокими температурами (до °С), которые могут быть достигнуты в электрической дуге, в процессе лазерного облучения, с помощью концентраторов солнечных лучей или при резистивном нагревании графита. В последнее время пиролиз вышел на первое место благодаря его технико-экономическим показателям. Действительно, пиролитические методы не требуют столь высоких температур, как при возгонке, их проще масштабировать, ими удобнее управлять, с их помощью легче организовать непрерывные процессы, они значительно более разнообразны и обладают определённой гибкостью. По числу вариантов эти методы далеко превосходят электродуговую и лазерно-термическую возгонку графита. Потенциальным достоинством некоторых пиролитических методов является возможность наряду с ПТ получения водорода, свободного от СО.