纳米金刚石的结构性质及应用研究

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摘要
采用XRD、Rar/la_ri、TEM、SEM、IR、EPR和热分析等手段对爆炸法合成的纳米碳集聚体和纳米金刚石的结构和性质进行了较全面研究。选用多种酸性氧化液处理纳米碳集聚体以获得较纯的纳米金刚石,XRD分析表明用浓HNO,高温高压处理的提纯效果最好。探讨了制备方法、化学处理条件、粒径大小、表面改性及掺杂对纳米碳集聚体和纳米金刚石的自由基密度的影响。考察纳米金刚石团聚的原因,提出和构建纳米金剐石及其颗粒团聚的基本模型。利用x射线的衍射强度,计算得出纳米金刚石的德拜特征温度及其它一些物理参数。
采用纳米碳集聚体或纳米金刚石低填充PP基体制备纳米复合材料,通过XRD、DSC和SEM等测试手段研究了复合材料的结晶行为和力学性能。结果发现,填充剂的加入提高了PP的a态晶的结晶度和拉伸强度,但是冲击强度下降。
关键词:爆炸法纳米碳集聚体纳米金刚石提纯结构与性质纳米复合材料
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Abstract
Nano-condensedcarbonandnano·diamondweresynthesizedbyexplosivedetonation,5460a
andtheirstructuresandpropertieswascharacterisedbyX—raydiffraction(XRD),Ramanspectroscopy,transmissionelectronmicroscope(TEM),scanningelectronmicroscope(SEM),infraredspectroscopy(IR),electronparamagneficresonance(EP砌andthermalanalysis.Nano-condensedcarbonwastreatedwimvariousofacidicoxidizingsolutioninordertoobtainnarlO—diamond,XRDstudiedshowedthat
thebestpurilyingeffectcanbeattainedusingHN03athighpressureandhigh
电量控制
吸音降噪temperature.Theinfluenceofvariousfactorssuchaspreparationmethods,conditionofchemicaltreatment,sizeofparticles,surfacemodificationandimpurityadmixture
nano·-condensedcarbonandnano-rdiamondwerealsoondensityoffree-radicalsof
discussed.TheDebyecharacteristictemperatureandsomeotherphysitsparameterswerecalculatedaccordingtoX-raydiffractionintensities.Thereasonsofnano—diamondaggregationwerediscussedandamodelisproposed.
Furthermore,thenano—compositeswerepreparedbylowfillingnano—condensed
carbonornano—diamondtopolypropylene(PP).XRD,differentialscanning
calorimeter(DSC),SEMwereusedtostudythecrystallizationbehaviorandmechanicalpropertiesofnano—composites.Theresultshowedthatthecrystallization
andthetensilestrengthwasimproved,degreeoftheacrystallineformwasincreased
buttheimpactstrengthofthenano—compositesWasdecreased.
nano·condensedcarbonnano·diamondKeywords:explosivedetonation
andpropertiesnano·composites
purificationStructures
硕士论文纳米金刚石的结构性质与应用研究
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研究生签名:玉.毒蛰细牛年6月陟日
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研究生签名:垂f蠡邀伽牛年6月倍日
硕士论文纳米金刚石的结构性质与应用研究1绪论
纳米科学与技术是近几十年来各国科学家研究的热点,而在纳米科技领域中,纳米材料科学是富有活力,研究内涵十分丰富的一个科学分支。纳米材料微小的结构颗粒具有尺寸小、比表面大、量子尺寸效应等特性”】,它对光、机械应力、电的反应完全不同于常规尺寸的结构颗粒,从而使纳米材料的理化性质发生根本变化,具有常规晶体材料所不具备的奇异或反常的物理和化学性质。所以,研制各种纳米材料已成为开发新材料的一条重要途径。
纳米金刚石的爆炸合成【2’3】是近十年发展起来的新技术,它利用负氧平衡条件下在一个充有惰性介质密闭容器中爆炸产生的瞬时超高温高压,使释放的自由碳原子重新排列、聚集、晶化后形成
纳米碳集聚体。其中包括不同的碳结构形态,如石墨、金刚石和无定形碳,经酸性氧化液处理后即可得到纯度较高的纳米金刚石。纳米金刚石是平均粒径为纳米量级的金刚石微粉,它兼具了纳米粒子和超硬材料的双重特性,巨大的比表面积,大量的结构缺陷和表面含氧官能团等,使其在开发具有特殊性能的新材料方面具有较大的潜力。
1.1纳米材料及纳米粒子简介
双人雨披
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。按维数来分,纳米材料的基本单元可分为三类:零维、一维和二维,纳米粒子属于零维纳米材料。
通常把粒径介于l~lOOnm之间的粒子称为纳米粒子,其特性既不同于原予,又不同于结晶体,且物理化学性质与块状材料有明显差异。当粒子尺寸达到纳米量级时,其本身和由它构成的纳米固体具有小尺寸效应、表面与界面效应及量子尺寸效应,并由此派生出大块固体所不具备的许多特殊性质,使其在催化、医药、金属及聚合物改性等方面得到广泛应用,也成为近年来的研究热点。
1.2纳米粒子在聚合物改性中的应用
生态仪自动点火器纳米材料尤其是纳米粉体的应用大多是将其添加到常规材料,如金属、聚合物、陶瓷、基础油、树脂基复合材料等形成纳米复合材料而得以使用的。其中纳米材料改性聚合物研究报道较多,是近年来的
研究热点。将适当的纳米材料添加到基体材料中,可以赋予复合材料新颖的力学性能如增强和增韧,以及电、磁、光、耐老化、抗菌、阻燃等功能特性。是改性基体材料的一种十分经济有效的新途径。
目前,聚合物基有机一无机纳米粒子复合材料的制备方法主要有溶胶一凝胶法、层间插入法、共混法、原位聚合法、分子的自组装和组装以及辐射合成法i4j。

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