碳纳米管纱线湿法制备及其力学性能研究开题报告

 2022-02-24 19:45:30

1. 研究目的与意义

1.1 研究背景

1991年,日本电镜专家iijima意外地在真空电弧蒸发的石墨电极中观察到一种新的碳结构--碳纳米管(cnts)。碳纳米管因为其独特的结构以及优异的力学、电学、热学等性能,吸引了世界上各领域的科研专家们并且他们为之开展研究。理论推理与实验数据都表明了这种有着碳原子六角网面结构特点的碳纳米管,实际上它的结构是不完美的,这主要体现在结构上的凹凸与断裂悬键,因此碳纳米管的形态各不相同,这些空缺给修饰碳纳米管留有很大的机会。这样一来使碳纳米管的拉伸强度可达到100gpa,断裂伸长率在15%~30%,杨氏模量也高达1tpa。不仅如此,碳纳米管表现出来的优秀的电导率、电流密度、热导率,以及良好的热稳定性和化学稳定性使其制备成的碳纳米纤维在航天、军事、体育等诸多领域都有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。

1.2 研究目的

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2. 研究内容和预期目标

2.1研究内容

(1)制备溶液:

①选用脱氧胆酸钠(sd)和羧甲基纤维素钠(cmc)复合作为分散剂,分散swnt:cmc:sd=1:2:2/1:2:3/1:2:4的浓度为0.4 %的碳纳米管溶液。

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3. 研究的方法与步骤

3.1研究方法

(1)查阅相关资料和文献,了解国内外碳纳米管以及碳纳米管纤维的研究和发展现状,从中整理和总结出实现方法课题研究做好充分准备。

(2)①学习使用ats高压均质机,nh500微射流均质机来分散复配溶液。②学习使用微量直射泵,均匀地将配备好的纺丝液注射到凝固浴中完成湿法纺丝的过程。③学习使用电子显微镜、instron万能试验机测量纱线的直径、力学性能④了解扫描电子显微镜的工作原理,观察纱线表面形貌和断口特征。⑤使用origin软件整理绘制上述性能的曲线图,得到更为直观的性能数据表述。

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4. 参考文献

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[1]iijima s. 1991. helical microtubules of graphitic carbon[j]. nature, 354: 56-58

[2]k novoselov k s, geim a, morozov s v, et al. 2004. electric field effect in atomically thin carbon films[j]. science, 306: 666-669

[3]mielke s l, troya d, zhang s, et al. 2004. the role of vacancy defects and holes in the fracture of carbon nanotubes[j]. chemical physics letters, 390: 413-420

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5. 计划与进度安排

3.1--3.15 课题调研,了解相关技术和要求;

3.16--3.29 查阅资料,撰写并提交开题报告;

3.30--5.3 实验分析,数据整理,完成论文初稿;

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