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如何評價碳納米管的質(zhì)量優(yōu)劣，有哪些性能指標(biāo)，如何表征？
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| 要買碳納米管用作鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體，國內(nèi)目前有很多生產(chǎn)CNTs的廠家，但它們給的指標(biāo)都大同小異，比如純度(含碳量），比表面，直徑、長度等，根本看不出什么差異。也看了些文獻(xiàn)，主要就是拉曼光譜確定碳管的結(jié)構(gòu)完整性，TEM或者HR-TEM觀察微觀組織。還有哪些指標(biāo)來確定碳管的質(zhì)量好壞呢？ |
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wulishi8
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碳管的質(zhì)量主要由兩部分組成： 1.廣義上的純度。 包含兩方面： 一個是，是否有其他雜質(zhì)存在，如，催化劑，無定形碳，石墨片，等等�？梢酝ㄟ^熱重分析（TGA）來判斷。 另一個是，是否包含其他類型的碳管，如單壁管的各種手性，或者不同層數(shù)的碳管的混合，等等。可以通過拉曼光譜，PL熒光光譜確定。 2.碳管的結(jié)晶度和缺陷以及官能團(tuán) 結(jié)晶度，同樣的測試條件下，不同結(jié)晶度的樣品，拉曼光譜的絕對強(qiáng)度，可以一定程度上來反映結(jié)晶的程度，但不可以定量。也可以通過ＸＲＤ來相對比較，但是不如拉曼光譜準(zhǔn)確。 缺陷，通過觀察D峰相對G峰的強(qiáng)弱（也是相對的強(qiáng)弱，不可以絕對化），來判斷缺陷程度。另外，D峰也和樣品的純度有關(guān)。除了拉曼光譜，還可以用TEM，STM等確定，但是只是小范圍的，不好判斷整體樣品情況，所以還是首選拉曼光譜，快速，經(jīng)濟(jì)。 官能團(tuán)，可以通過紅外等手段，研究是否掛有官能團(tuán)。 最后，碳管的長度，本身就是一個很寬的范圍。除了陣列的或者是平行于基底長的碳管，一般情況下，很難控制長度。尤其是工廠大規(guī)模制備的碳管，長度千差萬別，很難通過電鏡，AFM等手段完全確定。 單壁和雙壁管的直徑可以通過拉曼光譜確定。也可以使用ＴＥＭ來統(tǒng)計任何類型的碳管的直徑，但是僅僅是一定數(shù)量上的統(tǒng)計學(xué)概念。 比表面積。取決于碳管的類型，純度，結(jié)晶度，官能團(tuán)，非常難以判斷，只能進(jìn)行實(shí)際測量。 |
3樓2013-08-24 02:57:23
gxytju2008
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wulishi8
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嗯，你這種實(shí)驗(yàn)單壁管和雙壁都是用不起的。 多壁管的話，主要是純度，層數(shù)，直徑，長度，制備方法，決定了碳管的楊氏模量，剛性模量。 你要想提高剛度和強(qiáng)度，那么多壁碳管的純度越高越好，直徑越小越好，長度越長越好。目前大規(guī)模量產(chǎn)的基本都是CVD或者流化床生產(chǎn)的。 楊氏模量可以通過拉伸測試單根碳管來測試，但是這個實(shí)驗(yàn)?zāi)阕霾涣恕６椅墨I(xiàn)中提到的一般都是理論值，和實(shí)際值相差很大。 所以去測試一下拉曼光譜是最低的要求�？匆幌翯峰的絕對強(qiáng)度，D峰相對G峰的強(qiáng)度。做一下TEM，看一下長度和直徑分布。從這幾個方面來挑選合適的廠家提供的樣品。 |
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8樓2013-08-24 17:25:15
送紅花一朵 |
是的，單壁和雙壁根本用不起，另外，文獻(xiàn)報道電弧法制備的碳管缺陷少，純度高，但產(chǎn)量低，價格自然也就貴了。 至于CVD法，催化劑一班都是Fe, Co, Ni，反應(yīng)氣就多了，有乙烯、甲烷、乙炔等等，你說到了制備方法，如果純度、長徑比等相差不大的話，原材料對強(qiáng)度和模量的影響應(yīng)該是不顯著的吧？ 另外，就算是CVD法的多壁管，純度越高，價格也就越高了。而純度，廠家都給的是含碳量，也就說即使相同純度，里面非晶碳或者無定形碳的含量也不一樣？ 直徑越小、長度越長，比表面越大，就越容易團(tuán)聚，越難分散，綜合以上的因素，我應(yīng)該只能對去選擇一個折衷的值。 關(guān)于模量的測試，我看過Nature里面1996年的一篇文章，不過似乎并沒有理解那個的精髓。至于強(qiáng)度，我以前似乎看到過用AFM可以測，但當(dāng)時沒有留意，現(xiàn)在沒找到那篇文章，也有可能是自己記錯了（我應(yīng)該也不會去測這兩個指標(biāo)，不過想知道怎么操作） 小碩一名，導(dǎo)師很忙，加之所有問題都會讓我自己先解決，理論的東西我可以查資料、文獻(xiàn)等等，這種實(shí)際的又比較細(xì)的就很迷茫。真的真的非常感謝你 |
9樓2013-08-24 18:11:31
wulishi8
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電弧法的純度不一定高啊，但是結(jié)晶性好。 最好的是激光法制備的，其次電弧，其次CVD。 但是現(xiàn)在CVD做好了，缺陷也很少，質(zhì)量也很好。 但是一般工廠生產(chǎn)的，多壁碳納米管，質(zhì)量都一般。 純度低的話，買回來，自己提純，一定要純度高一些再做實(shí)驗(yàn)。無定形碳雖然不好完全除去，但是空氣燒一燒，多數(shù)都會燒走的。在碳管外壁的，很難去除。 模量測試，很多文章都做過的，不用自己做，挺難做的。AFM也可以，也有專門的機(jī)器。納米壓痕機(jī)也可以。 一般CVD制備的多壁管，還是相對很好分散的。你要是買了電弧法制備的，非常難分散。 多看文獻(xiàn)，靠老師不如靠自己。 |
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10樓2013-08-24 23:03:05
11樓2013-08-25 10:24:34
wulishi8
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12樓2013-08-25 20:28:59
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