接枝共聚物碳纳米管的结构与特点
化学先生 / 2019-09-30
自1991年lijima发现碳纳米管以来，碳纳米管就因为其独特的结构、良好的电性能和力学性能而成为近年来研究的热点。
碳纳米管具有纳来级直径及微米级长度， 结构上可以看作是单层或多层二维石墨烯片层卷积面得到的管状物，其理想结构是六边形碳原子网格国成的无缝、中空管体，两端由半圆形的大富勒烯分子罩住。根据管壁包含碳原子层数的不同，可将其分为多壁纳米碳管(MWNT,管壁由二到数十个碳原子层组成)和单壁纳米碳管(SWNT)。MWNT由儿个同轴圆柱体构成，层间距近似等于石墨层间距(0. 34nm)。MWNT的直径和长度分别为2~30nm和0.1~ 50μm. SWNT只有一层圆柱体，直径和长度分别为1~2nm和1~50μm。两种碳纳米管都具有很高的长径比，一股为100～1000.最高可达10000.图8-26为碳纳米管的形状和结构示意。
碳纳米管的管壁由碳的六元环构成。每个六元环中的碳原子都以sp2杂化为主，每个镇原子又都以sp2杂化轨道与相邻六元环上的碳原子的sp2杂化轨道相互重叠形成碱σ键，由于形成空间结构，sp2 杂化轨道发生变形，形成介于sp2和sp3的sp2.38 的杂化结构。此外，每个碳原子还有一个剩余的轨道，这些p轨道上的电子形成商度离城的大π-键。这种非平面的π-电子结构芳香性较小，因面具有-定的反应活性。
碳纳米管的结构十分完美，因此机械强度极高，具有理想的弹性模量，是种绝好的纤维材料，其性能优于当前任何纤维.因此可以作为超级纤维用于高级复合材料的增强材料;由于碳纳米管把石墨的半金属性质与能级和电子波的量子规律结合起来，井且具有纳米级的尺度，故使得它在电子学领城的应用前景也非常广阔:碳纳米管的巨大的比表面积和具有的孔原结构可吸附大量的氨气，因此碳纳米管作为最好的储氢材料也成了研究的焦点；由于碳纳米管独特的孔腔结构和吸附性能，因此可用来作为催化剂的载体。最大限度提高催化剂的催化作用，在催化方面也已经显现出了良好的应用前景。
但在将碳纳米管用作材料使用时却发生了一定的困难。由于碳纳米管具有巨大的比表面积和表面能，故其很容易团聚，因此至今尚未找到能使其溶解的合适溶剂。通过化学修饰可以改变碳纳米管表面的状态和结构，从而达到改变或改善碳纳米管在某些海州成其他高分子材料中的分股性。采用接校聚合对碳纳米管进行化学修饰是目前最常用的手段。
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