D-IL-014-聚合物诱导碳纳米管的排布和阵列化-谢续明.pdf

聚合物诱导碳纳米管的排布和阵列化 谢续明 刘一涛 冯青平 赵威 王蔚茹 李洪胜 清华大学化学工程系高分子研究所 教育部先进材料重点实验室 北京 100084 关键词 ：碳纳米管，聚合物，排布，阵列化 碳纳米管是目前人工制备的一种理想的一维纳米材料 ，由于本身组成结构的独特性，碳纳米管表现出许多独特的物理 性质碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异 常的力学、电磁学和化学性能作为场发射电子源用于微型电子元件、微型齿轮、雷达波吸收材料等存在巨大的潜力 定向定位排布组装一维纳米材料将是实现纳米器件的 基础在柔软的基底上垂直生长出碳纳米管森林对于制造电子场 发射器件来讲是非常有用的，这可以用在新型的场发射柔性平板显示器中但是 ，现有的直接制备碳纳米管的方法，难以实现大面积均匀的碳纳米管淀积生长， 而且现有的碳纳米管的制备方法一般要求较高的温度，难以在有机材料等柔性材料上淀积 近年，将生长好、分散处理后的纳米管通过外界作用 力在基底上实现定向排布的方法受到了极大的关注，被认为是实 现纳米器件有效的方法其排布组装方式有流体、电场、磁场驱动或用 AFM 直接操作等多种，或者将某几种方式结合。

这种排布组装方法在排布前可对纳米碳管 等纳米结构进行纯化处理，大大减少了存在的缺陷和杂质总体上来说，目前一 维纳米材料的定向定位排布组装尚处于摸索阶段，虽然已提出了一些利用流体、电 /磁场等进行排布组装的方法，但还难以实现在特定位置单根或少数几根一维纳米材料的定位定向排布组装 如何去实现具有柔性基底（或基体）的定向碳纳米管阵列？ 聚合物科学的发展，尤其是近年来纳米结构聚合物以 及聚合物自组装研究的突飞猛进，给我们提供了无限的可能性 聚合物作为一种分子可设计性强、易成型的材料，如果可以使碳纳米管在其中稳 定分散并能控制它们的排列时，就能充分发挥聚合物和碳纳米管的复合优势 我们的研究已经使经过处理的碳纳米管成功地单管分 散在聚合物中以及使单管包覆上聚合物并将碳纳米管分散在聚合物基体里通过与基底的定向相互作用，组装成有序的碳纳米管阵列（如图 1） 我们也利用具有多孔结构的阳极氧化铝（ AAO）模板，通过聚合物和碳纳米管 的相互作用，使碳纳米 管进入孔内，除去模板后得到了所形成的垂直碳纳米管阵列（如图 2） 还可利用碳纳米管和嵌段聚合物的相互作用，将碳纳米管分散在嵌段 共聚物的微相分离结构中。

这些工作为实现碳纳米管在高分子中的可控排列以及阵列化上提供了新思路 Fig. 1 SEM micrograph of Carbon nanotube array in polymer matrix（ Top view） （ Scale bar： 500nm） Fig. 2 Schematic illustration of the experimental process conceived for the assembly of the MWNTs dispersed in the polymer solution using the nanopores in the AAO membrane as template 参考文献 ： [1] Yi-Tao Liu, Xu-Ming Xie et al, Carbon, 2006,44: 599 [2] Yi-Tao Liu, Xu-Ming Xie et al, Carbon, 2006,44: 1613 [3] Yi-Tao Liu, Xu-Ming Xie et al, Materials Lett., 2007, 61(2): 334 [4] 李洪胜，冯青平，高彦芳，谢续明 , 高分子学报， 2006,No.4, 58 [5] Qing-Ping Feng, Xu-Ming Xie et al, J. Appl. Polym. Sci., in press [6] Qing-Ping Feng, Xu-Ming Xie et al, Carbon, in press Polymer asisted alignment and array of CNTs Xie Xuming， Liu Yitao， Feng Qingping， Zhao Wei， Wang Weiru and Li Hongsheng Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, 100084 Abstract： Polymer asisted alignment and array of CNTs are discussed and reviewed. Key Words： carbon nanotubes, polymer, alignment, array 。