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碳纳米管的力学性能与化学性能分析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:正是由于构成碳纳米管的C-C键是自然界中最强的化学键以及碳纳米管结构上的完整性,使得碳纳米管具有良好的力学性能。碳纳米管具有极高的抗拉强度和杨氏弹性模量。另外,碳纳米管还具有极强的抵抗变形的能力,当发生变形时,外力一消除,碳纳米管就能在极短的时间内恢复原状[30]。在高温强氧化条件下,碳纳米管的稳定性仍高于石墨纳米颗粒。随着对碳纳米管研究的不断深入,在复合材料领域的应用也将越来越广泛。

碳纳米管的力学性能与化学性能分析

纳米管的形成过程中,由于每一个原子都是通过共价键与另外3个碳原子连接,而且碳纳米管的两端自行封闭成帽状结构或锥形结构[29],因此碳纳米管的结构极为稳定。

正是由于构成碳纳米管的C-C键是自然界中最强的化学键以及碳纳米管结构上的完整性,使得碳纳米管具有良好的力学性能。碳纳米管具有极高的抗拉强度和杨氏弹性模量。多壁碳纳米管的抗拉强度为50~200GPa,比碳纤维至少高了一个数量级,约为钢的100倍,其杨氏弹性模量可达TP级,约为钢的5倍,同时密度只有钢的1/6。另外,碳纳米管还具有极强的抵抗变形的能力,当发生变形时,外力一消除,碳纳米管就能在极短的时间内恢复原状[30]

由于碳纳米管具有极为完整、稳定的结构以及自然界中存在的最强共价键——C-C键,而且端部通过帽状结构或锥形结构的形成将悬键自动消除,这都使得碳纳米管具有极好的化学稳定性,不会像其他纳米粒子那样容易烧结或发生原子转移。在高温强氧化条件下,碳纳米管的稳定性仍高于石墨纳米颗粒。在真空或惰性气体条件下,碳纳米管能够承受超过2000K以上的温度[31]。(www.xing528.com)

上述这些独特的优异性能使得碳纳米管特别适合作为复合材料的增强相[29-33]。随着对碳纳米管研究的不断深入,在复合材料领域的应用也将越来越广泛。

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