项目名称: 碳纳米管纤维的连续制备和强韧化机理研究

项目编号: No.U1362104

项目类型: 联合基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 化学工业

项目作者: 王健农

作者单位: 华东理工大学

项目金额: 70万元

中文摘要: 碳纳米管(CNT)由于具有优异的力学和理化性能,为开发高强高韧和结构-功能一体化碳纤维材料提供了新的选择。但目前CNT纤维的性能还与理论值存在一定的差距,CNT结构的可控性、CNT纤维的可加工性、制备的连续性,还需要改进。采用浮动CVD的方法,研究CNT结构可控生长的技术,研究其原位自组装形成宏观纤维的原理和控制因素。通过优化生长工艺和调整纺丝环境,实现可加工CNT纤维的连续制备。研究CNT纤维的力学性能与其纳米、微米和宏观尺度下的结构和形貌的关系,侧重于CNT直径、长度、定向性、管壁间的结合力和纤维本身的致密性对负载传递的影响规律;通过控制CNT的原位生长和CNT纤维的后续机械加工和化学改性,探索提高力学性能的科学途径,以便充分发挥CNT的优势,实现CNT纤维的强韧化。本研究对开发高性能CNT纤维及其大规模制备,促进其实际应用具有十分重要意义。

中文关键词: 碳纤维;碳纳米管纤维;连续制备;力学性能;显微结构

英文摘要: Because of their excellent mechanical, physical,and chemical properties, carbon nanotubes (CNTs) provide a new opportunity for developing fiber materials with both high strength, high toughness and structure-functionality integration. However, the properties of current CNT fibers fall far below theoretical predications, and the controllability of CNT structures, and the processability and fabrication continuity of CNT fibers need many improvements. In the present research, based on the approach of floating catalytic chemical vapor deposition, the technique for experimental control of CNT structures is investigated, and the principle and affecting factores of the self-assembling of CNTs to macroscopic fibers are studied. By optimizing the growth conditions and adjusting the spinning environment, continual fabrication is targeted for processable CNT fibers. Furthermore, the relationships between the mechanical properties and the nano-, micro- and macroscopic structures and morphologies of CNT fibers are researched. Focus is put on the effects of the tube diameter, length, alignment, intertube bonding, and fiber density on the load trasfer from tubes to the fiber. By controlling the in-situ growth, post mechanical processing and chemical modification, scientific approaches for improving the mechanical properties ar

英文关键词: Carbon fiber;Carbon nanotube fiber;Continual fabrication;Mechanical property;Microstructure

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