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纳米碳纤维(Carbon nanofibers,CNFs)是近年来国内外纳米材料界的研究热点.介绍了纳米碳纤维的结构特点、性能、应用以及水泥基材料的各项性能和特点,并对纳米碳纤维增强水泥基力学性能的可能性进行了系统的探讨及研究,总结出现阶段需要解决的问题是纳米碳纤维在水泥基材料中的均匀分散及纳米碳纤维与水泥基体的相容性,并提出一些解决方案,为后期的工程应用及研究奠定了基础.

关键词: 纳米碳纤维 , 水泥基材料 , 均匀分散 , 增强

纳米碳纤维表面修饰及其在水溶液中的分散

王宝民 , 马海楠 , 张源 , Chuan Fook Lai

材料科学与工艺

为了研究纳米碳纤维（ CNFs）在水溶液中的分散情况，对其进行高温纯化处理，以甲基纤维素（ MC）为分散剂，制备分散良好的CNFs悬浮液．采用差热分析（ DTA）和热重分析（ TGA）研究了高温处理对CNFs的影响，通过测定悬浮液的紫外可见光吸光度、等温吸附曲线、zeta电位及表面张力等方法研究了MC对CNFs分散性能的影响，并讨论分析了MC对CNFs的分散机理．结果表明：MC的加入使CNFs悬浮液的zeta电位由-15．4 mV升至0，表面张力由38．87 mN/m降至36．54 mN/m；等温吸附曲线表明MC在CNFs的表面为“单阶段吸附”，当MC的质量浓度达到0．4 g/L时，MC在CNFs表面饱和吸附；当CNFs达到最佳分散状态时，MC与CNFs的质量比为2∶1．

关键词: 纳米碳纤维 , 甲基纤维素 , 分散 , 增强 , 表面修饰

用于电磁波吸收的碳纳米管水泥基复合材料

王宝民 , 郭志强 , 韩瑜 , 张婷婷

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.09.006

采用弓形法对多壁碳纳米管(MWCNTs)水泥基复合材料的吸波性能进行了实验研究.结果表明,当MWCNTs掺量为0.6％(质量分数)时,厚度为25mm的试样在2.9GHz处获得最强吸收峰值-28dB,并能够在2～8GHz范围内对出现在吸收峰值附近的电磁波进行充分吸收；厚度为35mm的试样在8～18GHz表现出良好的宽频吸波性能.当MWC-NTs掺量为0.9％(质量分数)时,水泥基复合材料在8～18GHz低于-10dB的带宽达到7.1GHz.力学强度测试结果表明MWCNTs在一定掺量范围内改善了水泥基材料的力学强度,但掺量的继续增大会导致力学强度的下降.MWCNTs掺量为0.9％(质量分数)的水泥砂浆抗压强度为60.2MPa,抗折强度为10.2MPa,虽然较空白试样有所下降,但仍有较高的力学强度.

关键词: 多壁碳纳米管 , 水泥基复合材料 , 反射率 , 吸波性能 , 强度

粉煤灰制备SiO2气凝胶及其复合材料的研究进展

王宝民 , 马海楠 , 韩瑜 , 张源

材料导报

气凝胶材料因其具有独特的性能而成为当今国际新材料领域的研究热点.简要分析了我国目前的粉煤灰利用状况,详细综述了国内外利用粉煤灰为硅源,采用溶胶凝胶法和常压干燥法制备siO2气凝胶材料的研究进展,列举了SiO2气凝胶在各个领域的应用现状,指出了当前研究中存在的问题以及未来的研究方向,并展望了利用粉煤灰制备siO2气凝胶材料的研究与应用前景.

关键词: SiO2气凝胶 , 粉煤灰 , 溶胶-凝胶法 , 常压干燥 , 表面改性

碳纳米管分散性研究进展

王宝民 , 韩瑜 , 宋凯

材料导报

由于碳纳米管具有优异的结构和性能,近年来,对其改善复合材料性能的研究已经成为纳米材料领域的前沿和热点.碳纳米管在基体中的分散性对其发挥功能性有重要影响.详细综述了碳纳米管的分散方法(机械搅拌法、超声处理法、电场诱导法和表面修饰法)及研究进展,指出了目前研究中存在的不足,并对今后研究中应着重考虑的质量损失、大批量分散等问题作了分析.

关键词: 碳纳米管 , 多壁碳纳米管 , 分散性

十二烷基硫酸钠对纳米碳纤维的分散作用

王宝民 , 马海楠 , 张源

材料导报

以十二烷基硫酸钠(SDS)为分散剂,采用超声分散法制备了分散性良好的纳米碳纤维(CNFs)悬浮液,结合紫外/可见分光光度计法、Zeta电位法、表面张力测试、透射电镜(TEM)观察、扫描电镜(FESEM)观察和静置离心法,对不同SDS浓度的CNFs悬浮液的均匀性和稳定性进行了表征,同时对SDS的分散机理进行了探讨.实验结果表明,当SDS质量浓度达到1.6 g/L时,CNFs悬浮液的分散稳定性最好,Zeta电位绝对值达到最大,SDS溶液表面张力最低.TEM和FESEM观察发现,分散后的CNFs团聚现象消失,表面有吸附膜形成,证明在分散过程中,SDS会吸附于CNFs表面,使表面张力下降,并通过自身电离产生的静电斥力与疏水链段的空间排斥力共同作用来实现CNFs的分散.

关键词: 纳米碳纤维 , 十二烷基硫酸钠(SDS) , 超声分散法 , Zeta电位 , 表面张力