تهيه و عامل‌داركردن نانولوله‌هاي كربن و خواص نانوكامپوزيت‌هاي آن

Preparation and Funtionalization of Carbon Nanotubes and the Properties of Its Nanocomposites

ماتريس‌هاي پليمري تقويت‌شده با نانوپركننده‌ها گروهي از مواد كامپوزيتي هستند كه در دهه‌هاي اخير به‌واسطه داشتن خواص فيزيكي، مكانيكي و گرمايي مطلوب، توجه بسياري از دانشمندان و صنعتگران را به خود معطوف كرده‌اند. نانولوله‌‌هاي كربني (CNTs) از مهم‌ترين نانوپركننده‌ها هستند كه به دليل خواص عالي مكانيكي، گرمايي و الكتريكي و چندعاملي‌بودن به‌طور گسترده به‌عنوان تقويت‌كننده ايده‌آل در ماتريس‌هاي پليمري كارآمد استفاده مي‌شوند.‌CNT‌ها صفحه‌ها‌ي گرافني لوله شده‌اي هستند كه استوانه‌هاي هم‌مركز بلندي را تشكيل مي‌دهند. خواص‌CNT‌ها به آرايش اتمي، قطر و طول لوله‌ها و شكل‌شناسي و نانوساختار آنها وابسته است. CNT‌ها معمولاً به دليل برهم‌كنش‌هاي واندروالسي كلوخه‌اي مي‌شوند. بنابراين، پراكنش و جهت‌گيري آنها در ماتريس پليمري بسيار مشكل است. از اين‌رو، چالش بحراني در اين زمينه، توسعه روش‌هايي براي بهبود پراكنش CNT‌ها در ماتريس پليمري است. زيرا، پراكنش يكنواخت‌تر آنها در ماتريس پليمر خواص مكانيكي، الكتريكي و نوري كامپوزيت‌ها را بهبود مي‌بخشد. عامل‌داركردنCNT‌ها روشي موثر براي ممانعت از كلوخه‌اي‌شدن آنهاست كه چسبندگي بين‌سطحي CNT‌ها و ماتريس پليمري را بيشينه مي‌كند. توجه روزافزون به كاربرد CNT‌ها در زمينه‌هاي گوناگون منجر به توسعه روش‌هاي پراكنش و عامل‌داركردن آنها شده است. ‌CNTها به روش‌هاي مختلفي تهيه مي‌شوند. در اين مقاله مروري، ضمن معرفي روش‌هاي مختلف تهيه CNT‌ها، روش‌هاي پراكنش در ماتريس پليمري و عامل‌داركردن آنها و آثار پراكنش و عامل‌داركردن بر خواص نانوكامپوزيت‌ها بحث شده است.

The nanofiller reinforced polymer matrices are a class of composite materials, which have received significant attention both in academia and industry due to their high mechanical, physical and thermal properties. The carbon nanotubes ()CNTs) are the most important nanofillers which can be used as ideal reinforcing agents for high performance polymer matrixes because of their excellent mechanical, thermal and electrical properties and multi-functionality. CNTs are rolled-up graphene sheets formed into long coaxial cylinders. Properties of carbon nanotubes depend on atomic arrangement, diameters and length of the tubes and their morphology of nanostructures. Due to their natural agglomeration caused by Van de Waals interactions, they are extremely difficult to disperse and align in a polymer matrix. The critical challenge is the development of methods to improve the dispersion of CNTs in polymer matrices so to improve the mechanical, electrical and optical properties of the composites as the end products. The functionalization of CNT is an effective way to prevent nanotube aggregation which can maximize interfacial adhesion between CNTs and the polymer matrix. CNTs can be prepared using various methods. In this review, the methods for the dispersion of nanotubes in the polymer matrix, funtionalization and their corresponding effects on properties of composites are described.