球磨方式对多壁碳纳米管形貌和结构的影响
2012-12-14孟振强刘如铁熊拥军赵福安李溪滨
孟振强,刘如铁,熊拥军,赵福安,李溪滨
(中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083)
自1991年被IIJIMA发现[1]以来,碳纳米管(CNTs)凭借特殊的结构和性能已经引起了人们的广泛关注。CNTs是由碳原子形成的石墨烯卷成的无缝、中空的管体,理论预测和实验研究表明CNTs具有优异的光学、电学和力学性能[2-4],因而迅速成为物理、化学和材料科学等领域的研究热点。然而,作为典型的一维纳米材料,CNTs在范德华力和缠绕作用的共同影响下,容易形成多级团聚体。此外,CNTs端部处于闭合状态,难与其他材料润湿,这些使CNTs的分散性和化学活性较差,成为CNTs在许多领域应用面临的主要障碍之一[5]。
研究人员主要采用化学方法来改善CNTs的分散性和表面活性,如通过氧化法切割CNTs[6],或通过引入活性基团实现对CNTs的表面修饰[7]。对CNTs改性的另一途径(机械球磨法)不太受重视。球磨具有工艺简单、容易规模化操作等特点,不仅能够有效切割CNTs,而且可打开CNTs的端部,已逐渐引起材料工作者的注意。早期的研究将CNTs单独或与其他粉末混合在一起干式球磨,如GAO等[8]在对CNTs干式球磨后,CNTs的长度大幅降低,且其储锂能力得到明显提高;CHEN等[9]使用丙烯酸树脂(PMMA)与CNTs混合球磨,发现球磨后CNTs能够均匀分散于二氯甲烷。近期的研究尝试对CNTs进行湿式球磨,如CHEN和XIE[10]以乙醇和KOH为球磨介质对CNTs进行湿式球磨,实现了—OH基团对CNTs的化学修饰,并且得到的CNTs在不加分散剂的条件下可溶于水。这些研究结果显示CNTs的球磨改性具有重要的现实意义,但不同的球磨方法取得的效果存在差异。……
