聚合物辅助碳纳米管定向定位排列 - 高分子学报.PDF

第! 期 高$ 分$ 子$ 学$ 报 12 3 ! ! # 年! 月 %’% ()*+,-./% 0/1/% 456 3 ，! # !# ! 聚合物辅助碳纳米管定向定位排列! # # # # !! ! ! # $ $ % $ ’ () $ * + , $ -./ # ! （清华大学化学工程系高分子所 先进材料教育部重点实验室$ 北京$ #: ）$ （清华大学精密仪器与机械学系$ 北京$ #: ） 摘$ 要$ 探讨了聚合物对碳纳米管的不同表面修饰作用，总结了聚合物对碳纳米管的共价与非共价修饰方 法，修饰后的碳纳米管在水溶液或不同极性有机溶剂、聚合物本体中的分散性得到了改善，更为碳纳米管的阵 列化提供了前提3 以碳纳米管的后排列为中心，主要综述了聚合物辅助下的碳纳米管垂直和水平方向上的定 向排列方法，及近年来碳纳米管阵列化的研究进展，阐述了聚合物对碳纳米管的表面修饰及辅助碳纳米管实 现阵列化的重要作用，提出了利用聚合物体系的自组织特性诱导碳纳米管自组装阵列化可以为实现单根碳 纳米管的定向定位控制及纳米尺度功能器件的制备提供更多的可能3 关键词$ 碳纳米管，聚合物，表面修饰，分散性，定向排列 $ $ 从#88 # 年/BNB@A［# ］首次通过高清透射电子显 子可设计性强、易成型的材料，有柔性、质轻、选择 微镜发现碳纳米管以来，碳纳米管自身的石墨烯 范围广等优势，将碳纳米管在其中稳定分散并控 片层结构与纳米尺寸直径所决定的其多方面特殊 制其排列，能够同时发挥聚合物和碳纳米管的优 而优异的性质［! ，7 ］，使碳纳米管在各研究领域中 势3 发挥着越来越多的作用3 碳纳米管不但在各电学 ! 聚合物对碳纳米管的表面修饰和 器件、传感器、微纳驱动器、编码器、氢储存材料和 ［ O 8 ］ 分散 增强材料 等领域中成为不可多得的潜在替代 材料，更在场发射电子源器件中显示着它的无穷 $ $ 碳纳米管在聚合物基体中的排列研究中，如 魅力［# ，## ］3 大屏幕场发射型平板显示器是其中一 何使碳纳米管在聚合物中均匀分散是研究的前 个极具前途的应用方向，能象画轴一样卷起来的 提3 众多的研究已经表明，聚合物可分别通过共价 柔性显示器更是未来显示器发展的追求［! ，#! ］3 与非共价两种相互作用的方式修饰、包覆碳纳米 作为拥有较大长径比的一维纳米材料，碳纳 管表面，增强碳纳米管的化学相容性及溶解性，从 米管在应用上往往以定向定位排列的碳纳米管阵 而达到促进碳纳米管分散的目的［# O #= ］3 列的形式存在于增强材料和各电子元件中3 从场 由于碳纳米管的端部及管壁缺陷处碳原子活 ［# ］ 性较高，易被氧化断裂，并转化为羧基、羟基等官 发射测试的结果中，P5 Q55R 等 得到一定程度 上有序排列的碳纳米管，比较未经处理的碳纳米 能团，从而引发与其他化学基团的反应3 共价修饰 管沉积物可以在更低的电压下产生更高的场发射 的原理即采用化学方法对碳纳米管表面，主要集 电流，表现出明显的优异性能3 因此，可以说定向 中于其端部及侧壁部分，引入聚合物等化学物质， 定位排布组装一维纳米材料是实现纳米器件的基 从而克服碳纳米管间的短程作用力，达到修饰及 础，如何将碳纳米管排列在适当的基板上，并具有