项目名称: 基于石墨烯纳米带的高性能新型碳纤维研究

项目编号: No.51472057

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 孙连峰

作者单位: 国家纳米科学中心

项目金额: 84万元

中文摘要: 碳纳米管构成的碳纤维中由于碳管之间搭接时接触面积小,导致其性能远逊于单根碳管。石墨烯纳米带(GNR)力学特性与碳管接近,相互搭接时接触面积大,相互作用力增大。因此研究GNR构成的新型纤维是具有重要应用前景的课题。最近我们发现金属刻蚀可以成功解开单壁碳管得到GNR,含有GNR的碳管纤维其拉伸强度可得到明显提高。因此提出本申请并开展如下研究:1.宏量制备GNR:研究单壁碳管膜经过金属刻蚀成为GNR膜的实验方法、条件及刻蚀用金属种类。2. GNR膜的性质:研究碳管膜经刻蚀后GNR的含量与其电学、力学性质的关系,提高GNR在膜中的含量(≥95%)。3. GNR纤维:研究用拉丝模制备GNR纤维的工艺参数,如拉丝模的孔径、系列配置,实现纤维的密度、直径、长度可控。4. GNR纤维特性研究:开展新型纤维的形貌、结构以及力学、热稳定等性质研究,目标拉伸强度:5~10GPa,杨氏模量:100~300GPa。

中文关键词: 单壁碳纳米管;石墨烯纳米带;石墨烯纳米带膜;新型碳纤维;拉伸强度

英文摘要: The contact areas between carbon nanotubes in carbon fibers made of carbon nanotubes are small and the attractive force force is weak, which results in the performance and tensile strength of the fibers are much smaller than that of individual nanotubes. Graphene nanoribbons (GNR) have similar tensile strength with that of carbon nanotubes and the contact areas between GNRs are much larger comparing to that between nanotubes. This can result in stronger force between GNRs. Therefore,the studies of carbon fibers of GNRs will have potential applications with high performances. In our recent works, we have successfully unzipped single-walled carbon nanotubes into GNRs and found that fibers containing GNRs have enhancing performances. In this application, we hope to carry out the following studies: 1.Large scale synthesis of GNRs: studies on the techniques and conditions to unzip SWNTs into GNRs in large quantity, such as the metals used, the gases, temperature, pressure etc.2. Properties of the film of GNRs: studies on the dependence of properties on the quantity of GNRs in the film,and try to enhance the content of GNRs in the film to greater than 95%. 3.fabrication of GNRs fibers: to fabricate GNRs fibers using wire drawing dies and to study the diameter of the wire drawing dies. To obtain fibers with controlled density, diamer and length. 4. studies on the properties of the GNRs fibers: to study the morphorlogies,structure, mechanical and thermal properties, and to fabicate fibers with tensile strength of 5~10 GPa,modulus 100~300 GPa.

英文关键词: single-walled carbon nanotubes;graphene nanoribbons;film of graphene nanoribbons;new carbon fibers;tensile strength

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