中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，一種獨(dú)特的一維納米材料——碳納米管因具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的電學(xué)、光學(xué),、化學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)而受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。目前,，碳納米管的制備方法已日臻完善,，但制備出的碳納米管之間存在比較強(qiáng)的范德華力、導(dǎo)致很容易纏繞在一起或者團(tuán)聚成束,，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,，團(tuán)聚形態(tài)往往會(huì)破壞單根碳納米管所表現(xiàn)出的優(yōu)異力學(xué)、電學(xué)特性,，限制了深入研究碳納米管的性能與應(yīng)用,。因此，如何提高碳納米管的分散性成為目前迫切需要解決的問(wèn)題,。
碳納米管團(tuán)聚的原因
納米粉體的強(qiáng)團(tuán)聚效應(yīng)
材料達(dá)到納米尺度以后會(huì)表現(xiàn)出很多納米尺寸效應(yīng),，以零維的微觀顆粒來(lái)講，當(dāng)顆粒尺寸達(dá)到納米尺度以后,，其團(tuán)聚效應(yīng)顯著增加,，團(tuán)聚體內(nèi)顆粒的相互吸引力也顯著增大，分散難度變大,，表現(xiàn)出納米尺度的強(qiáng)團(tuán)聚效應(yīng),。
2.纖維材料的糾纏粘結(jié)現(xiàn)象
由圖可見(jiàn)，單根碳納米管為纖維狀一維納米材料,，長(zhǎng)徑比較大,。因此碳納米管容易糾纏粘結(jié)在一起，形成很大的團(tuán)聚體,。
納米粉體的強(qiáng)團(tuán)聚效應(yīng)和纖維材料的糾纏粘結(jié)現(xiàn)象綜合在一起,，使得碳納米管團(tuán)聚體更加牢固,，均勻分散更加困難。
碳納米管的分散機(jī)理
根據(jù)碳納米管團(tuán)聚的原因分析,，要想得到均勻分散的碳納米管必須同時(shí)滿足3個(gè)條件:破壞長(zhǎng)纖維糾纏粘結(jié)狀態(tài),、克服團(tuán)聚體強(qiáng)吸附力、穩(wěn)定碳納米管分散狀態(tài),。
1.破壞長(zhǎng)纖維糾纏粘結(jié)狀態(tài)
碳納米管壁上有很多缺陷,，通過(guò)物理或化學(xué)作用可以從缺陷處斷開(kāi)碳納米管，把碳納米管剪短,，從而去除長(zhǎng)纖維糾纏粘結(jié)狀態(tài),。
2.克服團(tuán)聚體的強(qiáng)吸附力
通過(guò)機(jī)械攪拌和研磨等方法，可以克服團(tuán)聚體的強(qiáng)吸附力,，使碳納米管團(tuán)聚體分散開(kāi),。
3.穩(wěn)定碳納米管分散狀態(tài)
選擇合適的介質(zhì)可以穩(wěn)定碳納米管分散狀態(tài)。
碳納米管的分散方法
碳納米管分散方法有機(jī)械攪拌與研磨法,、高能球磨法,、超聲波處理法、表面化學(xué)共價(jià)修飾分散法和表面活性劑的非共價(jià)修飾分散法,。
機(jī)械攪拌與研磨只能使碳納米管團(tuán)聚體宏觀地與基體粉體混合,，對(duì)碳納米管團(tuán)聚體自身的分散無(wú)能為力；球磨可以碾斷碳納米管,，分散碳納米管團(tuán)聚體,，但也會(huì)使碳納米管更加致密地粘結(jié)在一起，超聲波處理同樣有此特點(diǎn),；添加表面活性劑及酸堿洗滌的方法,，可以使團(tuán)聚體表面的絮狀碳納米管從團(tuán)聚體上斷開(kāi)、分散,，對(duì)于緊密纏結(jié)在一起的碳納米管效果不顯著,。因此，根據(jù)3個(gè)分散的必要條件,，以上幾種分散方法都難以同時(shí)滿足,，所以分散效果都不是十分理想。
目前多種分散方法綜合協(xié)同使用是常采用的碳納米管分散工藝,。如強(qiáng)酸氧化加超聲波處理,、超聲波處理的同時(shí)添加表面活性劑、球磨的同時(shí)添加表面活性劑等,。多種方法綜合使用一方面提高了分散效率,，另一方面一定程度上提高了分散的程度。但由于實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的限制，目前為止,，還未能實(shí)現(xiàn)碳納米管的均勻穩(wěn)定分散，阻礙了碳納米管復(fù)合材料的應(yīng)用,，因此開(kāi)展碳納米管分散性研究具有重要意義,。
