碳纳米管复合材料 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:296

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出版时间:2010-1

价格:49.90元

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isbn号码:9787111288145

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• 碳纳米管
• 复合材料
• 材料科学
• 纳米材料
• 聚合物
• 力学性能
• 电学性能
• 应用
• 制备
• 改性

《碳纳米管复合材料》 一、 导言：新材料时代的黎明 在浩瀚的材料科学领域，总有一些材料因其独特的结构和卓越的性能，成为引领科技进步的先锋。碳纳米管（CNTs）便是其中一颗璀璨的明星，它以其惊人的强度、优异的导电导热性、巨大的比表面积以及独特的量子效应，开启了新材料研究的广阔天地。然而，单独的碳纳米管在许多应用中仍面临挑战，例如分散性差、易团聚、成本高昂等。为了充分释放碳纳米管的潜力，将它们巧妙地融入到其他材料基体中，形成高性能的复合材料，成为了当前材料科学研究的热点和前沿。 《碳纳米管复合材料》一书，正是聚焦于这一革命性的材料体系，旨在系统、深入地阐述碳纳米管复合材料的理论基础、制备方法、表征技术、性能评估及其在各个尖端领域的广阔应用前景。本书并非孤立地介绍碳纳米管本身，而是着眼于如何将碳纳米管的独特优势与基体材料的特性相结合，协同增效，突破传统材料的性能瓶颈，催生出具有颠覆性意义的新型功能材料。 本书的写作初衷，是为广大材料科学研究者、工程师、以及对前沿材料技术充满好奇的读者，提供一本兼具理论深度与实践指导的权威参考。我们力求通过严谨的学术视角，结合最新的科研进展，勾勒出碳纳米管复合材料这一新兴领域的全貌，并对其未来的发展趋势做出前瞻性的展望。 二、 碳纳米管的基石：结构、性质与挑战 在深入探讨复合材料之前，本书首先将对作为核心增强体的碳纳米管进行全面而详实的介绍。这部分内容将涵盖： 碳纳米管的微观结构与分类： 从原子尺度出发，详细解析碳纳米管的六边形碳原子晶格结构，阐述单壁碳纳米管（SWCNTs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）在结构上的差异，包括手性（chirality）、直径、长度、螺旋角等关键参数如何决定其宏观性质。读者将了解到，即使是微小的结构差异，也可能导致电子、光学、力学等性能的巨大变化。 碳纳米管的卓越物理化学性质： 重点突出碳纳米管在各个维度上的“超人”表现。 力学性能： 介绍其极高的杨氏模量（可达TPa级别）和抗拉强度（可达GPa级别），远超目前任何工程材料，这使其成为理想的增强体，能够显著提升复合材料的强度和韧性。 电学性能： 阐述碳纳米管独特的半导体或金属特性，以及其优异的导电性，这为开发高导电性复合材料，如导电塑料、抗静电材料、电磁屏蔽材料提供了可能。 热学性能： 探讨其卓越的导热性能，远高于许多传统材料，这使得碳纳米管复合材料在散热应用、热管理领域具有巨大潜力。 光学性能： 简述其在可见光和近红外区域的吸收和透射特性，为光电器件、传感器等应用奠定基础。 化学稳定性与比表面积： 强调其优异的化学惰性，以及巨大的比表面积，这对于吸附、催化、传感等应用至关重要。 碳纳米管的挑战与制备方法概览： 尽管性能优越，但碳纳米管的实际应用仍面临诸多挑战，例如： 分散性问题： 碳纳米管由于范德华力易团聚，难以在基体材料中均匀分散，形成“纤维束”，从而影响复合材料的整体性能。 界面问题： 碳纳米管与基体材料之间的良好界面结合是实现载荷有效传递和性能优化的关键，但实现这一目标并非易事。 成本问题： 高纯度、特定结构的碳纳米管的制备成本仍然较高，限制了其大规模商业化应用。 功能化需求： 为了改善分散性、增强界面结合、或赋予特定功能，对碳纳米管进行化学修饰和功能化变得尤为重要。 本书将简要介绍目前主流的碳纳米管制备技术，如化学气相沉积（CVD）、电弧放电法、激光烧蚀法等，为读者建立对这一关键原材料的初步认知。 三、 复合之道：设计、制备与表征 本部分是本书的核心，将系统阐述如何将碳纳米管有效地引入各种基体材料，构建出性能卓越的复合材料。 基体材料的多样性： 复合材料的性能不仅取决于增强体，更与基体材料的种类密切相关。本书将重点关注以下几大类基体材料： 聚合物基复合材料： 这是目前碳纳米管复合材料研究和应用最为广泛的领域。将详细介绍聚合物基复合材料的制备方法，如本体混合法、溶液混合法、原位聚合法等，以及不同聚合物（如热塑性塑料、热固性塑料、弹性体）与碳纳米管复合后所表现出的力学、电学、热学性能变化，以及在抗静电、导电、结构增强、吸波等方面的应用。 陶瓷基复合材料： 探讨碳纳米管如何改善陶瓷材料的脆性，提高其断裂韧性、抗热震性。将介绍陶瓷基复合材料的制备技术，如粉末冶金、溶胶-凝胶法、CVD等，并分析其在高温结构件、耐磨材料等领域的应用。 金属基复合材料： 重点研究碳纳米管如何提升金属材料的强度、硬度、导电性和导热性。将介绍金属基复合材料的制备方法，如熔渗法、粉末冶金法、电沉积法等，并讨论界面控制、弥散强化等关键技术，以及在航空航天、电子封装等领域的应用前景。 碳基复合材料： 探讨碳纳米管与石墨烯、碳纤维等其他碳材料的复合，旨在实现更极致的性能。 其他功能基体： 简要介绍碳纳米管与其他新型基体材料（如生物材料、纳米材料）的复合，拓展复合材料的应用边界。 制备方法的精妙设计： 克服碳纳米管分散性差、界面结合不佳等难题，是制备高性能碳纳米管复合材料的关键。本书将深入剖析各种制备技术，并探讨其优缺点及适用范围： 碳纳米管预处理技术： 强调化学官能团化（氧化、酰胺化、酯化等）、物理分散（超声、球磨、表面活性剂法）等方法在改善碳纳米管分散性和界面相容性中的作用。 复合材料成型工艺： 详细介绍如挤出、注塑、模压、静电纺丝、3D打印等多种成型工艺，并分析不同工艺对复合材料结构和性能的影响。 界面工程： 探讨如何通过表面改性、原位生长、相容剂引入等技术，优化碳纳米管与基体之间的界面结合，实现高效的应力传递和优异的综合性能。 性能的精确丈量： 充分了解碳纳米管复合材料的各项性能，是指导其设计与应用的基础。本书将详细介绍各种先进的表征技术： 微观结构表征： 扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等，用于观察碳纳米管在基体中的分散情况、形貌以及界面结构。 物相与成分分析： X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）等，用于分析材料的晶体结构、官能团以及表面化学组成。 力学性能测试： 万能试验机（UTM）用于测试拉伸强度、断裂韧性、硬度等。 电学性能测试： 四探针法、霍尔效应测量等，用于评估材料的导电率、载流子密度等。 热学性能测试： 热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）、激光导热仪等，用于评估材料的热稳定性、玻璃化转变温度、导热系数等。 其他性能表征： 如吸波性能测试、吸附性能测试、催化活性测试等，根据具体应用需求进行详细介绍。 四、 驱动未来：多元化应用领域 碳纳米管复合材料以其卓越的性能，正在深刻地改变着众多行业和领域，为技术创新提供了强大的驱动力。本书将对其中最具代表性的应用方向进行深入的探讨： 航空航天与汽车工业： 凭借超高的强度重量比和良好的抗疲劳性，碳纳米管复合材料在减轻结构重量、提高燃油效率、增强结构强度方面具有巨大潜力。例如，用于制造飞机机翼、机身部件、汽车轻量化车身、轮胎增强剂等。 电子信息领域： 优异的导电导热性使其成为开发高性能电子器件的理想材料。应用包括： 导电塑料与抗静电材料： 用于电子包装、连接器、印刷电路板等，有效解决静电积聚问题。 电磁屏蔽材料（EMI Shielding）： 能够有效阻挡电磁波，保护精密电子设备免受电磁干扰，广泛应用于通信设备、医疗仪器等。 热管理材料： 高效的导热性能使其成为散热器、导热界面材料的理想选择，应用于高性能计算、LED照明、功率器件等领域。 传感器： 利用其高灵敏度和可调的电学性质，开发用于气体、生物分子、压力、温度等的高精度传感器。 柔性电子器件： 结合柔性基底，开发可穿戴设备、柔性显示器、柔性电池等。 能源领域： 电池与超级电容器： 作为电极材料的增强体或活性材料，显著提高能量密度、功率密度和循环寿命。 燃料电池： 作为催化剂载体或质子交换膜，提高催化效率和耐久性。 太阳能电池： 改善导电性，提高载流子收集效率。 生物医学领域： 药物递送系统： 利用其巨大的比表面积和易于功能化的特性，实现靶向药物递送。 生物传感器： 用于疾病诊断和生命科学研究。 骨组织工程支架： 模拟天然骨骼的力学性能，促进骨再生。 抗菌材料： 某些改性碳纳米管具有抗菌作用，可用于医疗器械。 环境保护领域： 吸附材料： 高比表面积使其成为高效的污染物吸附剂，用于废水处理、气体净化等。 催化剂载体： 提高催化剂的活性和稳定性，应用于工业催化和环境治理。 运动器材与日用品： 在运动鞋、网球拍、自行车架等领域，通过提升材料的强度、韧性和轻量化，改善产品性能。 五、 展望未来：挑战与机遇并存 《碳纳米管复合材料》的最后一章，将聚焦于该领域的未来发展趋势、尚待解决的挑战以及潜在的机遇： 高性能化与功能集成： 随着对材料结构-性能关系的深入理解，未来将更加注重设计具有特定功能的碳纳米管复合材料，实现多功能集成，例如同时具备高强度、高导电性和优异的吸波性能。 智能化与自修复材料： 探索将智能响应机制（如温度、光、电场响应）引入碳纳米管复合材料，甚至开发自修复功能，延长材料使用寿命。 大规模、低成本制备技术： 持续的技术创新将致力于开发更经济、更环保、更高效的碳纳米管生产和复合材料制备技术，推动其在各个领域的广泛应用。 环境与健康安全： 深入研究碳纳米管及其复合材料在生命周期内的环境影响和健康风险，并制定相应的安全标准和防护措施，确保其可持续发展。 跨学科融合： 强调化学、物理、材料学、工程学、生物学等学科之间的交叉融合，将为碳纳米管复合材料的研究和应用注入新的活力。 《碳纳米管复合材料》一书，将以严谨的科学态度，清晰的逻辑结构，丰富的实例支撑，为读者呈现一个充满活力和无限可能的新材料世界。它不仅是对现有研究成果的系统梳理，更是对未来科技发展方向的深刻洞察。我们相信，本书的出版，将为推动碳纳米管复合材料的理论研究和实际应用，做出积极的贡献。

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艾玛，豆瓣上书还真全。算是详尽吧，作为入门参考书和普通的参考资料还算不错。

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