碳纳米管石墨烯纤维及薄膜

目录
前言
第1章 碳纳米管 1
1.1 概述 1
1.2 碳纳米管的制备 2
1.2.1 CNT的制备方法 2
1.2.2 CNT的生长机理 12
1.2.3 CNT的纯化 13
1.3 碳纳米管的结构 15
1.3.1 CNT的结构特征 16
1.3.2 CNT的分类 18
1.3.3 CNT的表征 20
1.4 碳纳米管的性能 23
1.4.1 力学性能 23
1.4.2 电学性能 24
1.4.3 热学性能 24
1.4.4 储氢性能 26
1.4.5 吸波性能 27
1.4.6 光学性能 27
1.5 碳纳米管的产业化 27
1.5.1 产业现状 27
1.5.2 CNT的生产成本 27
1.5.3 CNT的标准化 28
参考文献 28
第2章 碳纳米管纤维 35
2.1 概述 35
2.2 由碳纳米管制备连续纤维 36
2.2.1 电场作用下制备CNT连续纤维 36
2.2.2 酸作用下制备CNT连续纤维 36
2.2.3 浸润剂作用下制备CNT连续纤维 38
2.2.4 表面活性剂作用下制备CNT连续纤维 39
2.3 碳纳米管／聚合物（高分子）连续纤维 42
2.3.1 CNT/聚乙烯醇复合纤维 42
2.3.2 SWCN T/聚乙烯亚胺复合纤维 47
2.3.3 SWCNT/生物质复合纤维 48
2.3.4 SWCNT/钛纳米管／甲壳素复合纤维 51
2.4 碳纳米管阵列纱线 52
2.4.1 CNT阵列纱线的制备 52
2.4.2 影响CNT阵列可纺性的因素 56
2.4.3 影响CNT纱性能的因素 56
2.5 气相法制备碳纳米管连续纤维 77
2.6 碳纳米管连续纤维的断裂机理 81
2.7 碳纳米管纤维（纱线）的应用 82
2.7.1 高性能增强纤维 82
2.7.2 防静电、电磁屏蔽材料 83
2.7.3 超级电容器 84
2.7.4 发光、变色材料 86
2.7.5 传感器 87
2.7.6 驱动器 89
2.7.7 导线 89
2.7.8 电池、电极材料 90
2.7.9 催化剂载体 91
2.7.10 生物医用材料 92
2.7.11 超级弹簧 92
2.7.12 亲疏水性可控材料 92
参考文献 92
第3章 碳纳米管薄膜 102
3.1 概述 102
3.2 碳纳米管薄膜的制备 102
3.2.1 直接生长法 102
3.2.2 CNT溶液的制备 104
3.2.3 溶液沉积法 108
3.2.4 CNT薄膜的转移 116
3.2.5 CNT薄膜的修饰 118
3.3 碳纳米管薄膜的性能 125
3.3.1 电学性能 125
3.3.2 传输性能 130
3.3.3 光学性能 131
3.3.4 机械性能 134
3.3.5 稳定性能 136
3.4 碳纳米管薄膜的应用 138
3.4.1 薄膜晶体管 139
3.4.2 传感器 141
3.4.3 触摸屏 143
3.4.4 太阳能电池 144
3.4.5 有机发光器件 145
3.4.6 显示器 147
3.4.7 静电消散与电磁屏蔽 147
3.4.8 能量存储 148
参考文献 149
第4章 石墨烯与石墨烯连续纤维 160
4.1 概述 160
4.2 石墨烯的制备 161
4.2.1 固相法 162
4.2.2 液相法 163
4.2.3 气相合成法 165
4.3 石墨烯的结构 166
4.4 石墨烯的性能 167
4.4.1 电学性能 167
4.4.2 力学性能 168
4.4.3 热学性能 168
4.4.4 光学及其他性能 168
4.5 石墨烯纤维概述 169
4.5.1 水热一步自组装法 169
4.5.2 液晶纺丝法 171
4.5.3 化学气相沉积法 173
4.5.4 湿法纺丝 173
4.6 石墨烯纤维的结构与性能 176
4.7 右墨烯连续纤维的应用 182
4.7.1 高性能复合材料 182
4.7.2 超导材料 183
4.7.3 电子器件 186
4.7.4 纳米过滤膜领域应用 187
参考文献 187
第5章 石墨烯薄膜 191
5.1 概述 191
5.2 石墨烯薄膜的制备 191
5.2.1 机械剥离法 191
5.2.2 化学气相沉积法 192
5.2.3 等离子体增强化学气相沉积法 197
5.2.4 石墨烯薄膜的后转移处理 200
5.3 石墨烯薄膜的性能 208
5.3.1 石墨烯的性能表征 208
5.3.2 电学和光学性能 210
5.4 石墨烯薄膜的应用 213
5.4.1 在发光器件LED中的应用 214
5.4.2 在太阳能电池中的应用 217
5.4.3 在显示器方面的应用 219
5.4.4 在柔性薄膜晶体管巾的应用 219
5.4.5 在逻辑电路中的应用 224
5.5 碳纳米管薄膜和石墨烯薄膜的比较 226
参考文献 230
第6章 聚合物／碳纳米管复合纤维 236
6.1 概述 236
6.2 聚合物／碳纳米管混合方式 236
6.2.1 溶液共混法 237
6.2.2 熔融共混法 237
6.2.3 原位聚合法 238
6.2.4 其他方法 238
6.3 聚合物／碳纳米管复合纤维及其制备 240
6.3.1 聚丙烯腈/CNT复合纤维 240
6.3.2 聚乙烯醇/SWCNT复合纤维 250
6.3.3 纤维素/MWCNT复合纤维 252
6.3.4 聚甲基丙烯酸甲酯/MWCNT复合纤维 256
6.3.5 海藻酸钙/SWCNT复合纤维 257
6.3.6 聚偏氟乙烯/MWCNT复合纤维 258
6.3.7 聚苯胺/SWCNT复合纤维 258
6.3.8 超高相对分子质量聚乙烯/MWCNT复合纤维 259
6.3.9 聚酰胺／CNT复合纤维 260
6.3.10 聚碳酸酯／CNT复合纤维 269
6.3.11 聚酯／CNT复合纤维 271
6.3.12 聚丙烯／CNT复合纤维 272
6.3.13 聚氨酯／CNT复合纤维 273
6.3.14 聚对苯二甲酰对苯二胺／CNT复合纤维 273
6.3.15 聚芳醚酮／CNT复合纤维 274
6.3.16 聚酰亚胺／CNT复合纤维 276
6.3.17 聚对苯撑苯并双嗯唑纤维／CNT复合纤维 277
6.3.18 聚苯并咪唑/MWCNT复合纤维 278
6.3.19 沥青/SWCNT复合纤维 280
6.3.20 丝素蛋白/SWCNT复合纤维 280
6.3.21 导电聚合物/SWCNT复合纤维 281
6.4 碳纳米管的增强作用 282
6.4.1 聚合物与CNT之间的界面作用 282
6.4.2 CNT增强机理 283
6.5 影响聚合物／CNT复合纤维性能的因素 286
6.5.1 CNT种类的影响 286
6.5.2 CNT合量的影响 292
6.5.3 CNT取向度对性能的影响 294
6.5.4 工艺条件优化对物理力学性能的影响 294
6.5.5 聚合物基材性质的影响 295
6.6 聚合物／碳纳米管复合纤维的应用 296
参考文献 297
第7章 聚合物／石墨烯复合纤维 306
7.1 概述 306
7.2 溶液共混法制备聚合物／石墨烯复合纤维 308
7.3 熔融共混法制备聚合物／石墨烯复合纤维 311
7.4 原位聚合法制备聚合物／石墨烯复合纤维 313
7.5 碳纳米管／石墨烯杂化纤维 317
7.6 聚合物／石墨烯复合纤维的应用 325
7.6.1 高性能纤维 325
7.6.2 超级电容器 325
7.6.3 催化剂载体 326
7.6.4 电极材料 326
参考文献 328
第8章 碳纳米纤维 332
8.1 概述 332
8.2 碳纳米纤维的制备 333
8.2.1 化学气相沉积法 333
8.2.2 静电纺丝法 336
8.2.3 其他制备方法 338
8.3 碳纳米纤维的结构及其控制 341
8.3.1 气相生长CNF的结构及其控制 341
8.3.2 电纺CNF的结构及其控制 350
8.4 碳纳米纤维的性能 356
8.4.1 气相生长CNF的性能 356
8.4.2 电纺CNF的性能 358
8.5 碳纳米纤维的性质及其应用 361
8.5.1 增强材料 362
8.5.2 电极材料 362
8.5.3 场发射器件 363
8.5.4 储氢材料 364
8.5.5 催化剂载体 364
8.5.6 吸附材料 365
8.5.7 电磁屏蔽材料 365
8.5.8 抗静电材料 366
8.5.9 其他方面的应用 366
8.6 碳纳米纤维的发展前景 366
参考文献 367
第9章 碳纳米管改性碳纤维 376
9.1 概述 376
9.2 碳纳米管改性碳纤维方法 377
9.2.1 直接共混法 377
9.2.2 CVD法 380
9.2.3 化学接枝法 384
9.2.4 电泳沉积法 388
9.2.5 静电喷射沉积法 389
9.3 碳纳米管改性碳纤维的性能 391
9.3.1 比表面积 391
9.3.2 润湿性 391
9.3.3 拉伸性能 392
9.4 碳纳米管改性碳纤维在复合材料中的应用进展 393
参考文献 395
第10章 聚合物／碳纳米管复合中空纤维膜 399
10.1 聚合物／碳纳米管复合分离膜的概述 399
10.1.1 分离膜简介及分类 399
10.1.2 膜分离的过程类型及特点 400
10.2 聚合物／碳纳米管复合分离膜的制备 400
10.2.1 CNT的前处理 400
10.2.2 聚合物／CNT复合分离膜的制备方法 402
10.3 工艺条件对复合中空纤维膜性能的影响 408
10.3.1 铸膜液的影响 409
10.3.2 添加剂的影响 412
10.3.3 凝固浴的影响 416
10.3.4 其他工艺条件的影响 418
10.4 聚合物／碳纳米管复合膜的应用和发展展望 419
参考文献 419