这是描述信息
搜索
搜索
这是描述信息
这是描述信息
分类出来
这是描述信息

用于热电应用的外管选择性掺硼双壁碳纳米管

  • 分类:行业新闻
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2020-05-16 13:36
  • 访问量:

【概要描述】由日本信州大学的Hiroyuki Muramatsu领导的研究小组成功地用硼选择性掺杂了DWNTs的外纳米管。在此之前,没有任何方法可以控制硼原子融入碳纳米管中。

用于热电应用的外管选择性掺硼双壁碳纳米管

【概要描述】由日本信州大学的Hiroyuki Muramatsu领导的研究小组成功地用硼选择性掺杂了DWNTs的外纳米管。在此之前,没有任何方法可以控制硼原子融入碳纳米管中。

  • 分类:行业新闻
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2020-05-16 13:36
  • 访问量:
详情

碳纳米管(六角形碳晶格的微小空心管)被认为具有令人着迷的电,热和机械性能的最有希望的材料之一。选择性功能是通过向碳纳米管中添加元素以制造晶体管,复合添加剂,场发射器和透明导电膜来实现的。掺有硼的碳纳米管使管的结构更具功能性,同时增加了调节电性能的能力。硼掺杂到同轴排列的两个单壁碳纳米管(双壁碳纳米管:DWNTs)中显示出有望用于电子设备,复合材料,储能和发电材料。

由日本信州大学的Hiroyuki Muramatsu领导的研究小组成功地用硼选择性掺杂了DWNTs的外纳米管。在此之前,没有任何方法可以控制硼原子融入碳纳米管中。通过掺硼的处理,管子会融合在一起或者结构会发生剧烈变化,这让研究人员感到沮丧。在这项研究中,Hiroyuki Muramatsu和他的团队选择性地将硼添加到DWNT的外管中,显著提高了电导率和塞贝克系数,从而大大提高了DWNT的热电性能。

 

技术的进步允许在保持内部CNT功能的同时,增加功能性(例如高电导率,化学活化和改善热电性能)的极其有效的方法。Hiroyuki Muramatsu和他的团队成功地发现了在不改变DWNT同轴结构的情况下,在单个CNT最外层上复杂掺杂硼的条件。只有这样,他们才能真正证明并确认合成DWNT的特性。

 

将来,掺硼的DWNT可以用于热电应用中,以收集废热,用于发电和其他高级应用。然而,目前人们对DWNTs的了解还不是很透彻。Hiroyuki Muramatsu认为,通过基础研究,了解外管掺杂硼的DWNTs的基本特性,在提高与各种应用相关的性能的同时,可以找到更多的应用。最终目标是战略性地利用DWNTs的结构和物理特性,增加独特的功能和特性。必须详细研究新的原理和方法,建立一种更具选择性的高浓度掺杂方法,研究其对结构和功能的影响。

 

论文标题为《Outer Tube-Selectively Boron-Doped Double-Walled Carbon Nanotubes for Thermoelectric Applications》,发表在《ACS Applied Nano Materials》上。

 

部队研究人员研究用于无人机系统的新型复合材料,如图中所示的RQ-7BShadow,这类复合材料因质轻、耐蚀、导电性能优于传统材料而受到欢迎。

图:Master Sgt. Matt Hecht.

借助计算机建模,美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室主导的研究团队发现,填充碳纳米管的聚合物可能改善无人机的能量耗散方式。这一发现近期发表在《Polymer》杂志中。

 

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386120301762?via%3Dihub

“该项研究的动机在于,碳纳米管作为基质材料,可能用于合成无人驾驶系统中的轻质复合材料,”实验室的材料计算科学家Yelena Sliozberg说。聚氨酯是一种多功能聚合物,广泛应用于涂料、泡沫和固态弹性体等领域。特别是,高性能分段聚氨酯脲PUU具有多种物理性能和机械性能。

 

该项研究中,研究团队借助计算机建模以研究材料性能。Sliozberg表示,对于军用车辆而言,由于分层复合材料具有较好的耐腐蚀性能、不会导致零部件提前失效,因而很有前景。“与传统热固性复合材料相比,PUU的脆性要小得多,材料结构相当稳定,”Sliozberg称,“碳纳米管/聚合物复合材料具有理想的电热性能,优于传统纤维材料。”

Sliozberg认为,有必要进一步了解这些复合材料中的分子作用机制,以提高材料最高许用应力、调整能量耗散机制。该团队的研究结果有力地表明,在基体和界面上加入定向碳纳米管,对优化分层PUU聚合物的微观结构极为有效。

 

“这表明,聚氨酯脲PUU对碳纳米管的高亲和力将带来一种新的绿色合成方法:无需对纳米管进行任何表面功能化,即可制造碳纳米管增强聚氨酯脲PUU纳米复合材料。”未来军用车辆的结构材料将得到改善,重量轻,不易腐蚀,与传统的弹性体相比具有更高的导电性,并且很可能在防静电积聚、放电和雷击方面更有优势。

 

“一些军用车辆,如军用直升机,必须经受强烈的振动和疲劳。而这些材料的导电性可能会带来前所未有的多功能性。比如在车辆实时结构健康监测方面的潜力,通过嵌入式应变传感和损伤监测,从而安全、准确地评估车辆部件的剩余寿命。”Sliozberg表示。

 

参考资料:

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2020.122339

https://www.materialstoday.com/composites/news/carbon-nanotubes-polymer-composite-vehicles/

 

更多资讯,请扫描下方二维码,关注中国微米纳米技术学会微信公众号。

扫二维码用手机看

这是描述信息

电话:010-62796707 010-62772108    传真:010-62796707    地址:清华大学90003楼3301室    邮箱:csmnt@mail.tsinghua.edu.cn
公安机关备案号 11010802025320       京ICP备10047872号     网站建设:中企动力北京