免费毕业文档--多壁碳纳米管在球形胶束上的层层自组装

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免费毕业文档--多壁碳纳米管在球形胶束上的层层自组装(二)

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aCl）中四个小时，最后模板用纯水反复冲洗五次，每次十分钟。
结果与讨论
多璧碳纳米管在球形胶束上的自组装方法是以多层聚电解质的形成为基础通过相续的带相反电荷的聚合物吸附，这样依赖于带电物体间的相互吸引。最初带负电荷球形胶束（PSS，SiO2）或者带正电荷球形胶束（MF）分别被涂上一层正的或负的电解质（PDDA或PSS）以获得电荷在表面均匀分布。通过增强型等离子体化学气相沉积法制备的碳纳米管本身并不带电荷，因而必须在自组装之前对它进行改性。本文，用硝酸和硫酸化学氧化使之带电，从而在其两端和侧壁上都形成羧基集团，这是碳纳米管表面带的负电荷的原因，从而在水相中获得单个的碳纳米管的稳定的分散液并且在带正电荷的表面组装。中空的聚电解质/CNT胶囊可从获得的核壳结构的颗粒制得，通过溶解和除去核用适当的溶剂（对于MF用稀HCl做溶剂，对于PS用四氢呋喃，对于硅用氢氟酸）。
无论纳米管的大小和厚度如何，都能获得均一的表面包覆有CNTs的颗粒，并且这些颗粒很稳定，且无需后续处理。
这种自组装技术可以推广到不同直径和长度的CNTs在不同大小和种类的球形胶束模板上自组装。无论如何，都能获得致密均匀的堆积，并且可通过控制沉积的聚电解质层数控制纳米复合材料的厚度。
胶束和CNTs的大小和种类的多样性可以设计很多不同的结构，从单一的核-壳形貌所表征的——碳纳米管相对于模版尺寸较短时，到相互缠结的结构当碳纳米管相对于模版尺寸较长时。
当PDDA/PSS/PDDA/CNTs层在可分解的胶束模板（例如轻度交联的三聚氰胺颗粒）上沉积下来之后，可以制得由互相缠结的CNTs构成的中空胶囊。当这些涂覆的颗粒置于在pH为1的盐酸10分钟反复三次后，三聚氰胺颗粒会分解成低聚物，这些低聚物有大约1nm的交联部分，可以很容易的透过形成胶囊的聚电解质/CNTs层脱离出来。干燥壳的直径（大约900纳米）好像比核-壳前驱体的直径稍微大一些，这表明干躁时基体发生膨胀，这种现象在由柔韧性材料组成的胶囊时经常可以观察到。通过在照扫描电子显微镜时倾斜样品可以证实干燥壳的整平性。这种方法为构建新的三维中空结构开辟了可行性，基于CNTs涂覆的球形胶束的组装作为基石，随后除去模版。
下面介绍一个利用这种潜在方法制备纳米结构材料的实例：2维的六边形有序自组装的聚苯乙烯球体作为基体用来自组装碳纳米管，0.5×1 c㎡的单层六边形聚苯乙烯球（1710纳米）可以通过最近公布的技术制备出来（详细内容请参见实验部分），PDDA和CNTs可在这种纳米结构固态基体上组装应用标准的层层自组装技术，不论碳纳米管如何沉积，都遵循单层球形形貌和保持二维有序结构。形成的纳米结构的SEM图表明一些碳纳米管作为连接点在邻近的球体之间在形成复合单层内。这种碳纳米管连接可以保证：保持薄膜的电传导率，即使是在加载很少量的CNTs情况下。干燥的样品的电阻也在650到750千欧之间。
结论
总之，我们已经证实了采用层层自组装技术可以在各种各样的球形胶束上沉积出稳定的单层和多层CNTs，最终碳纳米管的结构非常适合用作制备CNTs规则有序分布的新颖的纳米复合材料。同时，这种制备技术也可以实现制备同一类有着可控厚度和规则纳米结构的碳纳米管薄膜。而这些薄膜可以用来制备很多有用的设备，例如化学传感器、压力传感器、开关、线性的和非线性的光学设备以及纳米电子设备等。我们同样有能力在单层上自组装“两半”颗粒，这些颗粒在胶体合成和处理中得到相应的发展。

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