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二硫化钼纳米管
二硫化钼纳米管
二硫化钼的润滑特性
2019-01-29 10:09:51
二硫化钼——天然或合成的辉钼矿，以润滑油脂及其他固体润滑剂难比拟的优点，被誉为“固体润滑之王”而被广泛应用。
作为润滑剂要必备两个条件，即材料内部具良好滑移面，材料与基材有很强的附着力。
二硫化钼以S—Mo—S的三明治式夹层相迭加。层内，S—Mo间以极性键紧密相连。层间，S—S间以分子键相连，范德华-伦敦力的键合力太弱，当受到很小的剪切应力后即能断裂产生滑移。而这样的滑移面在每两个夹心层间就有一个。也就是在1μM厚的二硫化钼薄层内就有399个良好的滑移面。
二硫化钼与基材强烈粘附，这也是其他润滑剂，比如石墨也难比拟的。
除此外，它还具备有许多良好的润滑特性。
（1）温度适应范围宽：高温航空硅油能耐250℃高温，冷冻机油耐-45℃低温，这在润滑油脂中已属姣姣者。而二硫化钼在空气中应用，可在349℃下长期使用，或399℃下短期使用；在真空中，二硫化钼可在1093℃下工作；在氩气等惰性气体中，二硫化钼可在1427℃下工作。除能在高温下工作，二硫化钼还能在-184℃或更低温度下工作。
（2）耐重负荷：在重负荷下油脂润滑膜会因变薄甚至消失而使润滑失效。但厚度仅为2.5μm的二硫化钼润滑膜在2800MPa、40m/s的重负荷、高速度下润滑性能良好。即使负荷加大到3200MPa超过了钢铁屈服强度，二硫化钼的润滑效能依旧存在。这是其他任何液体和固体润滑剂所难达到的。因此，全世界所产二硫化钼的大部份都被当作“极性添加剂”与油脂合用，比如市面常见的二硫化钼锂基脂、二硫化钼钙基脂、各种二硫化钼齿轮成膜膏等等。
（3）耐真空：航天器在500km以上高空飞行，太空的真空度已达1.3×10-2μPa以上：此时，油脂润滑剂的蒸发已超过它的极限蒸发率。这不仅会使润滑失效，而且挥发气体还会污染仪表和环境，在真空中连石墨润滑剂的润滑性能也会大幅度下降，而二硫化钼在真空条件下的润滑性能比在空气中的润滑性能还要好。在1.3×10-2μPa真空度下，二硫化钼擦涂膜的摩擦系数降至0.0016，比在空气中的0.1低了很多。在1.3μPa真空、8000r/min、0.2MPa条件下工作的二硫化钼溅射膜轴承，其工作寿命已超过1500h。
（4）抗辐射：油脂在放射性辐照下会因分子交联而失效。而二硫化钼膜在7×108伦琴强辐射辐照后，比辐照前润滑性能几乎没受影响。二硫化钼在辐照前，静摩擦系数为0.13~0.14，动摩擦系数为0.11~0.12，磨损为306.1×10-3cm3；在辐照后则分别为：0.13，0.11和382.3×10-3cm3。这是二硫化钼在原子工业中被广泛应用的主要原因。
（5）耐腐蚀：二硫化钼稳定的化学性能使它具备了耐酸、耐碱、耐腐蚀的优点，这为二硫化钼与其他润滑剂合用创造了条件。[next]
（6）速度适应范围宽：二硫化钼在很低或很高转速下，都具良好润滑效能。而油脂润滑剂在低速下会出现“粘-滑”或“冷焊”；高转速下，又会因润滑膜破裂而失效。
鉴于二硫化钼这些良好的润滑特性，从1940年开始应用至今，发展迅猛。美国和前苏联的研究起步早，应用广泛；而日本也已有七个生产和推销二硫化钼的公司。我国对二硫化钼的研究起步较晚，1958年开始研究，1963年上海井岗山化工厂开始生产，截至1986年，我国每年生产二硫化钼粉150t，而年需要量已达400t。西北有色金属研究院研究成的“二硫化钼润滑剂制备新工艺”于1987年已通过中国有色金属工业总公司主持的鉴定，按此工艺1987年在栾川县钼业公司和1992年在西北有色金属研究院分别新建的，年生产能力为l00t的生产线已正式投入了生产，它将缓解我国对二硫化钼供不应求的局面。其标准见下表。
表 二硫化钼（润滑级）质量标准
生产厂家等级主要成份含量（%）MoS2
≥酸不溶物Fe
≤MoS3
≤水
≤油
≤C
≤酸度中国专业标准
ZBG12022-90一级品981.50①0.30 0.50 5合格品962.50①0.70 0.50 5西北有色金属研究院企业标准0#990.10②0.100.10 0.21#980.20②0.150.10 0.2国际贸易标准非微粉98.00.40①0.130.05微0.031.100.5微粉98.00.40①0.130.200.150.201.103.0克莱迈克斯（Climax）化工产品标准
CC-3D72年非微粉产品98.20.35①0.150.010.00.031.000.01标准98.20.50①0.200.050.050.051.500.05微粉产品98.00.35①0.150.030.00.251.200.55标准98.00.50①0.200.050.050.401.500.59沪Q/HG11-85-820#98 1#97 2#96 辽Q240/800#990.02①0.06 1#990.02①0.04 2#980.05①0.1 栾川钼业公司企业标准0#990.100.200.050.201.000.2 1#980.200.300.10.451.000.5 2#970.400.400.10.501.501.0 3#960.500.400.10.501.501.0
①不溶物；②SiO2。
二硫化钼不仅是“固体润滑之王”而且还是石油产品精炼加工中的良好脱硫催化剂。
不管作润滑剂或催化剂，对产品所含MoS2纯度要求都很高。
由含MoS2纯度较低的钼精矿，生产成高纯度的二硫化钼粉，其生产工艺繁多，各工厂都有各自的特色，不尽相同，其研究归类也互不统一。笔者将它们归纳进两个大类：合成法与天然法进行介绍。
合成法生产二硫化钼
2019-02-12 10:08:00
所谓合成法，是损坏钼精矿里辉钼矿的结构和组成，经从头组合、结晶生成人工晶格二硫化钼。
明显，合成法里的钼阅历了Mo4+→Mo6+→Mo4+的两次氧化复原反响，经过了由辉钼矿转化生成钼酸铵或高纯三氧化钼到三硫化钼等中间产品，终究从头转化成人工合成的辉钼矿的一系列物相转化（图1、图2）。工艺以辉钼矿为目标，从钼的物相转变来除杂。常见的出产实践如下：
图1 合成法（一）出产流程
图2 全成法（二）出产流程
1、湿法硫化工艺
该工艺经钼酸铵、三硫化钼中间产品，选用H2S作钼酸铵的硫化剂来出产高纯二硫化钼。
出产钼酸铵的工艺许多，只需获高纯钼酸铵溶液，选用哪种办法都行。
此工艺出产、净化钼酸铵的进程已在第二节作过介绍，经净化后的钼酸铵溶液不经结晶、分出，直接通入气体进行硫化。很多H2S的通入，溶液中将发作如下反响：
（NH4）2MoO4+3H2S＝MoS3↓+2NH3↑+4H2O
根据Б.B.涅克拉索夫（Hexpacos）论说，反响机理是：首要，钼酸铵溶液通入H2S后发作硫逐一替代氧的一系列中间反响：
（NH4）2Mo+H2S（NH4）4MoSO3+H2S（NH4）2MoS3O→→+H2S（NH4）MoS3O→（NH4）2MoS4 →+H2S
[next]
这一系列硫代钼酸铵均可溶于水而无法分出。反响后，再对溶液酸化，将发作如下反响，生成沉积：
（NH4）2MoS4+2H+→2NH+4 +H2MoS4 酸分化 MoS3↓H2S↑ 终究发生MoS3的深褐色沉积。将MoS3热解可产MoS2：
MoS3△MoS2+S↑＝
工业实践中，要留意阻隔空气，尤其是氧气。不然即便进入了极少量的氧气，也会发作如下反响：
2MoS3＋9O2＝2MoO3＋6SO2↑
工业实践中还须留意，焙烧进程要尽量能使S得到充沛提高，不然，游离硫与三氧化钼混入二硫化钼后，将会大大添加产品酸值、阻碍其使用。
2、火法（焙烧）硫化工艺
该工艺从钼精矿作质料，先制成高纯三氧化钼，高纯三氧化钼与硫化钙在焙烧中反响，硫化是本工艺特色。出产高纯三氧化钼的进程也已在第四节作过介绍。MoO3与CaS反响如下：
MoO3+3CaS△MoS3+3CaO＝
在发生此置换反响的一起，MoS3也会发生自氧化复原反响。焙烧完毕后，可通过水溶别离出CaO，碱溶或酸溶以脱除未充沛反响，残留的MoO3或CaS。但MoS3因自氧化复原反响所应留意的事项要求相同。
综上所述，合成法可在钼的物相转化进程里最大极限脱除杂质，出产出MoS2纯度很高的产品。可是，它也存在着以下的几点缺乏：
（1）工艺冗长、钼回收率低、加工费高、本钱高。
（2）三硫化钼自氧化复原后，产品往往呈现游离硫和三氧化钼。而这些物质是二硫化钼的主杂质，对使用影响很大。
（3）普遍认为，人工晶格的二硫化钼，不如天然晶格二硫化钼的光滑性能好。
天然法生产二硫化钼
2019-01-29 10:09:51
所谓天然法，指在不破坏钼精矿里辉钼矿的结构与组成，仅脱除精矿中混入的杂质矿物，获得天然晶格二硫化钼产品的工艺。由于除杂方式不同，又可分选矿法，浸出法、选矿加浸出法。
1、选矿法
选矿法不仅辉钼矿没经物相转化，杂质矿物也不须经物相转化。常见的实践有：
单一浮选工艺：它利用辉钼矿与杂质矿物间天然可浮性的巨大差异，通过多次精选工艺提纯，生产出含MoS2≥97％的高纯钼精矿。例如：北京天河化工厂采用浮选柱，钼精矿经过七次开路浮选，获得含MoS297％、钼回收率37%的二硫化钼产品。又如智利的萨尔瓦多（Salvador）采用九次浮选工艺，获得含MoS297％左右、钼回收率约65%的二硫化钼产品。
控制磨矿-分级工艺：它利用辉钼矿各向异性的力学特征，与杂质矿物通常为各向同性的力学性能差异，通过控制磨矿和分级，杂质矿物破磨细进入筛下，而片状辉钼矿却难以粉碎留在筛上得到纯化。例如，加拿大钼有限公司采用四辊磨机加分级，获得少量MoS2含量＞97％的高纯产品和大量中矿供冶炼。又如，肯尼柯特公司采用三段控制磨矿工艺，获得MoS2含量97％、钼回收率30.1％的产品。
上述的两种选矿法尽管工艺简单、加工费低廉，但钼产品的回收率太低（如前述，最高的萨尔瓦多也仅达65%），导致二硫化钼成本偏高。笔者研究出脱活强浮新工艺，基本解决了选矿法钼回收率低的不足。
脱活-强浮工艺：鉴于钼选矿所采用烃油类非极性捕收剂选择性很差，而且，过程中所加油量的3/4左右富集在产率仅0.2%~0.8%的钼精矿的表面。当大剂量、选择性差的烃油随钼精矿进入生产二硫化钼的再精选工艺，势必造成：（1）一些杂质矿物因吸附有烃油捕收剂而被选进高纯精矿。（2）因油大泡粘，一些杂质矿物又因机械夹杂混进高纯精矿，构成纯化的困难。笔者自行研制出TL药剂[T-脱（To），L-林（Lin）]，并采用TL脱活剂强化钼精矿再精选，在工业试验中获得MoS2含量＞97％，钼回收率＞97%的高纯钼精矿。在发挥选矿法工艺简单、加工费低廉优势的同时，又取得高回收率。TL药剂脱油效果见下表。
表 强浮过程脱油效果
试验序号含油量（%）脱油率（%）试 料产 品闭路试验1.530.4579.59验证试验2.110.6569.19
对钼精矿再精选的影响见图1。
图1 TL用量对MoS2品位及回收率的影响
2、浸出法
此法虽然不改变钼精矿里辉钼矿的结构（与合成法不同），但须改变杂质矿物的物相，通过杂质的物相转变与固液分离来纯化。常见的实践有：
单一氟化浸出工艺：采用HF加HCI（或H2SO4）在50~90℃温度下，将钼精矿浸出4~24h，使其中的硅类杂质和部分可溶于酸的矿物转化进液相或气相而脱除，主要反应式为：[next]
SiO2+6HF=H2SiF6+4H2O
Fe2O3+6HCl=FeCl2+3H2O
FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑
CaCO4+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
HF是一个中等强度一元酸，电离度很低，即使在0.01~0.lmol/L的低浓度下，电离度也仅8.5％，电离常数Ka=3.53×10-4或PKa=3.45。而H2SiF6是一个强二元酸，电离度很高，即使在蒸汽状态中，也有50%以上的分子已电离。SiF2-6很稳定，SiF2-6←→SiF4+2F-的解离常数很小，Ka= 7×10-7。HF溶SiO2反应机理是：
SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O
SiF4+2HF=H2SiF6
在气相中SiF4会逸出；在液相中SiF4不待逸出就会与溶液中F-反应，形成H2SiF6。
浸液中HF用量取决钼精矿中SiO2的重量。笔者对浸出时间、HF用量与SiO2含量间的研究结果见图2。显然，HF耗量为SiO2重量4倍以上为佳。
图2 HF用量对SiO2浸出率的影响
浸液中HCI或（H2SO4）用量在原则上，只需保证足够的酸度（PH≤2），但生产中所加30%HCl或（H2SO4）量往往达到钼精矿重量的1~2.5倍。例如国内某厂浸出工艺中，每产1tMoS2粉，须加入50%的HF350kg，30%的HCl 2t，几乎不再需要添加清水。这样高酸耗有否必要值得考虑。
经浸除硅类及可溶于酸的杂质后，料浆经固液分离、洗滤等，可获高质量二硫化钼滤饼。但该产品往往还夹杂有滤液而含游离酸，最好再用碱液（NaOH、KOH或NH4OH均可，以KOH为佳）洗滤以中和游离酸。净化后的滤饼再经干燥、细磨，即成最终二硫化钼粉。
此法可最大限度脱除硅类杂质，但却无法脱除黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）…等难溶于HCI、H2SO4的硫化杂质。而莫氏硬度高达6.5的黄铁矿对产品润滑性能影响很大。为此。对含FeS2较高的钼精矿往往采用以下两种工艺：
（1）焙烧-浸出工艺：钼精矿在常规氟化浸出前，先在有氮气或惰性气氛保护下，经650~800℃焙烧1~2h。此时，黄铁矿将转化为硬度小（3.5）、易溶于HCI（或H2SO4）的磁黄铁矿（FeSx 1＜x＜2）。或者，将钼精矿掺入H2SO4，在惰性气氛焙烧，黄铁矿转化成可溶的硫酸亚铁（FeSO4）。焙烧后的钼精矿再经上述氟化浸出，就既可除硅又可除去黄铁矿。
（2）两段浸出工艺：钼精矿先经氯化浸出（——布伦达法）-脱除硫化杂质（布伦达法见第二章有关章节）。经除去了硫化杂质的钼精矿再给入常规氟化浸出以脱硅类杂质。
浸出法以杂质矿物的物相转化为手段来纯化钼精矿，钼损耗少、回收率高。但药耗大，成本高，尤其在钼精矿中黄铁矿等硫化杂质偏高时，焙烧-浸出工艺难控制，二次浸出工艺成本太高，困难较大。
3、选矿＋浸出法
该法分别吸收选矿和浸出的特点，先经选矿法获得含FeS2少的高纯钼精矿，再经氟化浸出脱硅类杂质，可获高质量的天然晶格的二硫化钼产品。用高纯钼精矿作浸出原料，药耗也会大幅度降低。
西北有色金属研究院研究出的新工艺，就是选矿＋浸出法：采用TL脱活强化浮选，获得MoS2含量≥97％、钼回收率≥97％的高纯钼精矿；再经液固比1：1每吨产品添加50%HF150kg，30%HCl 30kg，在50~800℃浸出3h，获得MoS2含量≥99％SiO2含量0.0275%的高质量二硫化钼粉。
碳纳米管的改性
2019-03-08 09:05:26
碳纳米管自发现以来，因为其共同的结构和独特的物理，化学和力学特性以及其潜在的运用远景而倍受人们的重视。碳纳米管(carbonnanotubes,CNTs)于1991年由NEC(日本电气)筑波研讨所的饭岛澄男(SumioIijima)初次发现。因为其优秀的电磁功用、力学功用、光学功用和热功用等，激起了人们的极大爱好，敏捷成为继 C60之后最抢手的碳纳米材料。
碳纳米管在溶剂中涣散性差、加工操作困难，这极大地约束了它的运用，因此需求经过表面改性来进步它的溶解性和涣散性。并且经过化学或物理的办法还能够将其他功用性基团或材料复合到碳管的表面制备多功用性材料。所以，碳纳米管的功用化改性是非常重要的一个研讨范畴。
一物理法改性
选用物理的办法使碳纳米管晶格发作位移，内能增大，内能增大后的碳纳米管易与介质发作反响，在机械力或磁力作用下活性炭纳米管的体表面与介质发作反响、吸附，到达表面改性的意图。
1高能机械研磨
运用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，经过研具与工件在高压力作用下的相对运动对碳纳米管表面进行改性加工。该法使碳纳米管表面构成晶格缺点或晶格歪曲，然后得到高活性自由基，使碳纳米管易于与其他材料发作反响。
缺点是在研磨过程中不易控制，在构成晶格缺点的一起简略导致碳纳米管的长度过短，失掉原始碳纳米管具有的功用。
2高能球磨法
用球磨机的滚动或振动使硬球对碳纳米管进行激烈的冲击、研磨和拌和，最终使碳纳米管表面构成晶格缺点，得到改性。
缺点是简略在样品中混入硬球成分的杂质，难以别离。
3超声振动法
运用超声波的高频声波发生振动，使碳纳米管在介质中进行涣散，碳纳米管在介质中涣散程度的好坏直接影响碳纳米管的功用与运用作用。
二化学法改性
运用化学办法引进具有活性的羧基、羟基、基等功用团，功用团的引进使得碳纳米管表面的化学性质发作了明显的改变，然后为后续的反响供给了改性的活性点。
1酸处理法
运用碳纳米管的端头及弯折处易被氧化开裂，一起转化为羧基、羟基的特色，选用浓酸或许稀酸处理，使其两头或弯折处开口，引进羟基、羧基等官能团，如图所示，进而增大碳纳米管与溶质间的亲和力，进步其在溶质中的涣散性。
2偶联剂法
选用分子结构一端和碳纳米管结构类似另一端和要结合的材料结构类似的分子作为偶联剂，一端与碳纳米管牢牢结合，另一端与要复合的材料分子结合。这种润饰办法不会对碳纳米管自身的结构构成损坏，然后能够得到结构完好的经润饰的碳纳米管。
3化学镀法
化学镀是近年来被很多研讨运用的一种在材料表面制备接连细密包覆层的办法，具有操作便利、工艺简略、镀层均匀、孔隙率小、外观杰出等特色。因其不必外加电源，但凡镀液能浸到的当地，包含微小孔、盲孔都能够得到均匀的镀层，所以在碳纳米管上也具有优秀的包覆性。
4高能射线辐照法
高能射线指离子束、电子束、γ射线等含有高能量的射线，当这些高能射线照射到碳纳米管上的时分，炮击碳纳米管击出碳原子，碳原子停留在晶格的空隙方位上发生空隙原子，在它本来的平衡方位则留下一个空位。当炮击粒子动能足够大时，导致磕碰级联效应，无序结构添加。大都空位和空隙原子或许互相复合而互相退火，但仍有少量原子作为空隙原子而构成晶格进一步缺点。辐射也能够引起碳原子的溅射，溅射出来的碳原子沉积在碳纳米管的外壁上构成一层无定形碳结构。
5原子搬运自由基聚合法
是近年来敏捷发展并有着重要运用价值的一种活性聚合技能。它源于有机化学中的原子搬运自由基加成反响，运用该技能可在碳纳米管表面接入聚合物分子链，然后取得具有某些功用特性的碳纳米管。
三联合法改性
一般单一的碳纳米管表面改性办法很难取得特定功用的改性碳纳米管，或许是需求花费很多的时刻、财力，得到的改性材料作用也不行抱负。假如将两种乃至多种改性办法合作运用，运用每种办法改性后所得到的功用特色，扬长避短，互相结合，可得到多样化的、功用愈加安稳的改性作用。
经过上述改性办法能够改进碳纳米管的涣散功用，进步它与基体材料之间的相容性，并增强它们之间的互相作用。别的，经过对其进行表面润饰还能够赋予碳纳米管新的功用，完成碳纳米管的分子拼装，取得各种功用优异的纳米材料，在分子电子学、纳米电子学以及纳米生物分子学等方面具有宽广的运用远景。
碳纳米管吸波材料简述
2019-01-03 09:36:51
碳纳米管作为一维纳米材料，因其特殊的结构、优良的化学稳定性、良好的导电性能、优异的机械性能及纳米材料特有的纳米效应引起了广泛的关注。从电磁波吸收方面来看，碳纳米管由于其导电性和作为一维纳米材料所具有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，因而显示出很强的宽带微波吸收性能，已成为新型吸波收材料研究热点之一。碳纳米管是一种电损耗型的吸波材料，大量的研究工作十分关注碳纳米管改性以提高其磁学性质，从而改善其阻抗匹配，提高电磁损耗，并最终达到更好的吸波效果。
汪刘应等采用矢量网络分析仪测试了不同管径碳纳米管(CNTs)的电磁参数，结果表明随着 CNTs的管径不同，其电磁性能也随之改变，即随着CNTs管径增加，其复介电常数虚部也不断增加。用电磁波的传输线理论计算了不同厚度不同管径的碳纳米管的反射率曲线，结果表明厚度为 2.0 mm，管径为30~50nm 时 CNTs 模拟反射率峰值为-26.24 dB，小于-10 dB 的频带宽为 4.16 GHz。
肇研等研究了相同碳纳米管含量不同厚度以及不同碳纳米管含量相同厚度的复合材料吸波性能的变化规律，研究了其在 26.5~ 40.0 GHz频段的吸波性能。结果发现，在该范围内，随着多壁碳纳米管加入量的增加，反射率降低则吸波性能增强。
二硫化钼粉的胶体化
2019-01-29 10:09:51
作为固体润滑剂，不仅要求纯度，而且对产品细度要求也很严格（见表1及表2）。
表1 国际二硫化钼粒度标准
标 准等级粒径（μm）筛析（目）+30-20
+20-20
+10-10
+5-5
+2-2+100-100
+200-200
+325-325国际贸易标准非微粉50201783.81.2052075微粉 204733 克莱麦克斯
1971年标准非微粉 2 051085微粉平均粒度0.55~0.85μm（产品为0.70μm）
表2a 国产MoS2粒度标准
粒径
含量（%）
产品标准粒 径（μm）＜2＜4＜7.5＜10＞325目沪Q/HG0050#≥955 ≤0.51# ≥955 ≤0.52# ≥95≤0.5西北有色金属研究院微粉≥80 平均＜0.5μm超＜1μm平均＜0.3μm微粉≥97μm
表2b 国产MoS2粒度标准
粒径
含量（%）
产品标准粒 径（μm）＜1＜23~56~7＞7沪Q240/80080107.0301 907.220.82 5525155
要达到平均粒度为1μm左右，常规胶体磨已难完成此重任。通常要采用超音速气流式粉碎机。它的工作过程是：由空压机产生的0.8~1.2MPa气流由喷嘴送入破碎腔，由高速气流按射流原理将二硫化钼粉由给料口吸入，送进破碎腔。在Laval喷嘴口，气流流速已达2~3马赫（约2.625~780m/s），二硫化钼颗粒在喷嘴口、破碎腔里受到撞击、剪切、摩擦、压缩等作用而粉碎。粉碎后产品在分级腔分级。不合格粗颗粒自动返回喷嘴及破碎腔。磨成胶体的合格产品随气流排出粉碎机，经多级旋风收尘器和布袋收尘器分离，几乎不含固体粉末的废气排空，收集到的固体已分级成不同细度的二硫化钼胶体。气流粉碎是一种新兴技术，除了二硫化钼的胶体化，在石墨等要求加工成极细粒径产品时也不失为一种最佳选择。只是系统的密封、收尘要千万注意。
一张图看懂碳纳米管
2019-01-03 09:37:11
一张图看懂碳纳米管
新型复合材料的针线——碳纳米管
2019-01-04 17:20:24
[导读] 以碳纳米管“针”，对复合材料进行“穿针引线”可以实现复合材料层间的良好结合，与现有复合材料相比，经碳纳米管“缝合”的复合材料强度可提升30%，在断裂前能承受更大的作用力，这项技术的运用，提升了当前复合材料的综合性，对拓宽其在航空结构中的应用将起到很大的推动作用！中国粉体网讯 麻省理工学院航天工程师设计了碳纳米管“针”，它可以“穿针引线”使复合材料层间实现良好结合，从而有助于制造出质量更轻、抗损伤性能更强的航天飞机。 目前，空客和波音公司最新的载人航天飞机机身主要是由先进的复合材料构成的，譬如用质量极轻且使用性能优异的碳纤维增强塑料代替飞机的铝基材料，可以使其重量减轻约20%。复合材料在飞机上的主要应用优势就在于通过减轻重量以节省燃油消耗。 但是复合材料抗损伤性能较差：与铝基材料在断裂前可以承受较大的冲击相比，复合材料的多层结构在较小冲击下就很容易发生断裂。低抗损伤性能已经成为复合材料的阿喀琉斯之踵。 近日，麻省理工学院(MIT)的航空工程师探索出一种粘结复合材料层的新方法，从而使其强度更高，耐损伤性能更好。 研究人员使用碳纳米管将每一层复合材料“栓”在一起。碳纳米管中的薄卷状碳原子虽然“身形”微小，但是强度极高。他们在类胶状聚合物基体中嵌入碳纳米管“森林”，然后“压紧”碳纤维复合材料层间的聚合物基体。纳米管就像是细小的竖直排列的“针”，充当多层结构的支架，在层间部位进行“缝合”。 测试结果表明，与现有复合材料相比，经碳纳米管“缝合”的复合材料强度可提升30%，在断裂前能承受更大的作用力。 此项研究的首席研究员，MIT航空航天系博士后RobertoGuzman认为，性能提升的复合材料可以用于制造强度更高、质量更轻的飞机零部件，尤其是那些使用传统复合材料制造的因包含螺钉或螺栓而容易断裂的零部件。 “尺寸是关键” 当前，复合材料由层状的横向碳纤维组成，通过聚合物胶粘接。此项研究参与者，MIT航空航天系教授Wardle指出，“层间结合处是非常薄弱、存在问题的区域”。许多学者尝试采用“Z钉扎”方法固定或通过“三维编制”复合材料层的碳纤维束以增强结合性能，类似于钉子和针线所起的作用。 Wardle表示，“钉子或针的尺寸是碳纤维的几千倍，所以如果在碳纤维中加入这些物质，将会破坏成千上万的碳纤维，对复合材料本身的损伤不言而喻。”而碳纳米管直径约10纳米，只有碳纤维尺寸的百万分之一。 “尺寸的问题很重要，正因为纳米管进入复合材料内部而不会影响大尺寸的碳纤维，才使复合材料的性能得以保持，”Wardle解释说，“碳纳米管拥有的表面积达到碳纤维的1000倍，这使它们与聚合物基体结合良好。” Guzman和Wardle采用的新技术即可使碳纳米管嵌入聚合物胶内部。首先，他们获得竖直排列的碳纳米管森林，然后将纳米森林置于粘稠的、未固化的复合层之间，重复此过程一直到16层(典型的复合材料叠层结构)，实现碳纳米管在层与层之间粘结。 Wardle认为，“随着大多数新型飞机的重量超过一半来自于复合材料，提升当前复合材料的综合性能对拓宽其在航空结构中的应用将起到很大的推动作用。”
一种碳化钨-钴/二硫化钼复合粉末及其制备方法
2018-12-10 14:19:22
一种碳化钨-钴/二硫化钼复合粉末，其特征在于：粉末成分为WC-Co 94～ 99％重量，MoS2 1～6％重量。本发明碳化钨-钴/二硫化钼复合粉末可以在保证涂层的硬度、致密度和结合强度的前提下，降低涂层的摩擦系数末，从而使涂层的磨损率大幅下降，得到一种优良的复合自润滑硬质耐磨涂层。
碳纳米管分离技术实现重大突破 有望实现全面取代晶体硅
2019-03-07 11:06:31
幻想下有那么一张电子报纸，你既能够将其卷起，又能将它抚平，即使咖啡在上面打翻了，这张报纸仍旧能持续作业，在你面前跟新的最近的新闻。这样的场景在碳纳米管(CNT)技能带来性打破后就能完结，麦克马斯特大学的研讨者提出，他们开发了一种全新的途径来纯化碳纳米管。碳纳米管这种精密的半导体材料，被认为是很可能能在芯片制造业中替代硅的奇特材料。幻想下有那么一张电子报纸，你既能够将其卷起，又能将它抚平，即使咖啡在上面打翻了，这张报纸仍旧能持续作业，在你面前跟新的最近的新闻。
这样的场景在碳纳米管(CNT)技能带来性打破后就能完结，而由于一项技能的严重瓶颈，人们现已等待了很久了。可是现在，科学家们现已找到了解决方案。
这项技能革新由来自麦克马斯特大学的研讨者提出，他们开发了一种全新的途径来纯化碳纳米管。碳纳米管这种精密的半导体材料，被认为是很可能能在芯片制造业中替代硅的奇特材料。
“一旦咱们能以既牢靠又实惠的办法取得纯度很高的纳米管，那么许多电子产品的开展都会变得非常迅速。”艾利克斯·阿德罗诺夫(AlexAdronov)如此说道，他是麦克马斯特大学的一位化学教授。
碳纳米管就像一根头发丝儿相同，可是其直径一般在一到几十个纳米之间，长度则远大于其直径。清华大学魏飞教授带领的的团队制备出了世界上最长的碳纳米管，其单根长度能够到达半米以上。碳纳米管作为具有必定柔性导电才能的纳米材料，一向肩负着能变革硅基电脑和电子设备的希望。可是这种材料一向有个缺点，就是无法在制备进程中将金属型碳纳米管和半导体型的碳纳米管别离开来，由于在制备进程中这两者都是一同发生的，此进程引进加热碳基气体直至纳米管的团簇构成，呈黑雾状。
在碳纳米管制备进程的最终阶段，半导体型碳纳米管会和金属型你中有我，我中有你一般地混在一同。虽然这两种碳纳米管都非常有价值，可是有必要分隔运用，由于只要纯的碳纳米管(半导体型或许金属型)才能在器材层面得到使用，所以有用的别离技能也就成了碳纳米管走向使用的一个技能难点。
全球科学家现已花了许多的时刻来测验各种别离技能。虽然已有研讨者研制出一种高分子试剂，能和半导体型的碳纳米管混兼并一同被溶剂冲刷走，然后经过后期的提取取得半导体型碳纳米管，可是提取金属型碳纳米管的办法现在发展缓慢。
而现在，阿德罗诺夫课题组机敏地发现了这种办法：他们将能别离半导体型碳纳米管的高分子试剂的电学特性倒置，就能得到了只别离金属型碳纳米管的新式高分子试剂。
课题组的这一成就与其他试验室搭档的作业也休戚相关，麦克马斯奸细学院和加拿大电镜中心都向该课题组委派了专家学者，还为他们供给了许多试验设备。
对此，阿德罗诺夫表明非常感谢，乃至这么说：“世界上没有什么地方能完结这么好的跨学科研讨。”
那么下一步是什么呢?阿德罗诺夫表明将倾尽课题组所有人的尽力寻觅能更高效别离碳纳米管的高分子试剂，并将这一进程以商业出产的标准完善。
纳米硫化镉
