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碳纳米管的应用研究现状 [3]
11、高分子/碳纳米管复合材料
碳纳米管在某种意义上可以说是一种高分子材料,从另一角度讲,也可以看作是单分子、超分子材料。因为没有人能说出它的分子量有多大,它应有一些类似高分子的加工性质。碳纳米管本身导电且具有很好的力学性能,另外,一些高分子材料可通过局部嵌入碳纳米管而形成结合较紧密界面不明显的复合材料。未提纯的碳纳米管本身含有催化剂组分,这种催化剂多是一些纳米级的磁性无机微球,将这种材料和高分子复合,可以形成氧化物/碳纳米管/高分子之间的纳米复合材料,这种材料在武器隐身、暗室涂料及导电粘结剂及磁性涂料方面有特殊的用途。也可根据三种纳米材料的吸光性不同,制成彩色漆及新型颜料。经过一定的处理,在碳纳米管上可以接上链烷基,在这类碳纳米管上可以进行现场聚合反应,这样的话,碳纳米管和高分子之间将消失界面,这类材料无疑是复合材料所期望的。
12、在碳纳米管内进行管道合成
管道合成是现代有机合成、生物化学及制药化学的重点。碳纳米管开口是相对容易的,尤其是采用我们的催化气相沉积法制成的碳纳米管更容易开口。理论上表面张力较小(g<=190mN/m)的材料,依靠毛细现象就能吸入纳米碳管,水和许多有机溶剂(g<=72mN/m)都能润湿碳纳米管。这样,通过加压在碳纳米管内装入反应物分子是可能的。在碳纳米管这一特殊的场所中将化学反应限制在近似一维的空间,将会合成出高度立体选择性的目的产物,甚至可以进行较大分子的手性合成。同时可望制出一维分子线,一维分子线在正常环境下应是不稳定的,碳纳米管可以作为这种非稳态一维材料的合成场所和存储器,这种一维分子在特殊需要时可以通过减压等办法在气氛保护下释放出来,现场发挥作用。在碳纳米管内进行高分子的液晶合成,可制出定向排列的液晶棒和液晶膜,可以用作特殊的显示器。在碳纳米管表面包裹其它材料也可以得到一维纳米材料,比如在碳纳米管上可以镀镍,而制出一维纳米磁性材料,该材料可在纳米铁磁研究和高密度存储中找到应用。
13、作为传感器
用碳纳米管去修饰电极,可以提高对H+等的选择性,从而制成电化学传感器。利用碳纳米管对气体吸附的选择性和碳纳米管的导电性,可以做成气体传感器。不同温度下吸附氧气可以改变碳纳米管的导电性。在碳纳米管内填充光敏、湿敏、压敏等材料,可以制成纳米级的各种功能传感器。纳米管传感器将会是一个很大的产业。
14、可溶性碳纳米管试剂
将碳纳米管经H2SO4/HNO3(3:1) ->NaOH(70°C) -> SOCl2 -> THF(90-100°C)->
十六烷基氨 -> CH2Cl2,多步处理后,便得到碳纳米管-----CONHCH2CH3液体试剂,这种试剂的诞生可以派生出一个崭新的碳纳米管化学反应领域。
15、作为微区、放射性清洁及同位素分离
利用碳纳米管的吸附性和尺寸效应,可作为高难度的微区、放射性清洁及同位素分离。
16、作为混纺材料
碳纳米管具有弹性高、密度低、绝热性好、强度高、隐身性优越、红外吸收性好、疏水性强等优点,它可以与普通纤维混纺来制成防弹、保暖、隐身的军用装备。
碳纳米管虽有着光明的应用前景,但目前仍不能大量制备。解决碳纳米管的批量生产问题,就可大幅度降低碳纳米管的成本,为其真正的军事应用和工业应用提供保证。因此,开展本项目的研究工作是十分必要的。
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