采用超声波法制备了SiO2溶胶-碳纳米管(CNTs)分散液,研究了SiO2溶胶-CNTs分散液对水泥基复合材料性能的影响,并用SEM、EDS、XRD微观测试方法对其进行了表征。结果表明:以SiO2溶胶为分散介质,通过超声波法能够实现CNTs在水泥基复合材料中的均匀分散;掺1.5%的SiO2溶胶和0.15%的CNTs能进一步提高砂浆的力学性能;SiO2溶胶的火山灰活性消耗了砂浆中多余的水化产物Ca(OH)2,形成C-S-H凝胶密实了砂浆结构,CNTs在水泥浆体和细骨料界面之间起到纤维增强的作用,细化了孔隙,填补了微裂缝,降低了孔隙率。

选择三种养护方式(标准养护、80℃热水养护、洒水养护)、设置5种碳纳米管掺量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%),研究了碳纳米管的分散性和掺量、养护方式对碳纳米管活性粉末混凝土力学性能的影响,并基于SEM测试结果对基体进行了微观分析。结果表明:经分散处理后的MWCNTs溶液的分散性和稳定性提高;相较于未分散处理的MWCNTs,MWCNTs分散液对活性粉末混凝土抗压、抗折强度的提高幅度更大;80℃热水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.10%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;标准养护和洒水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.15%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;SEM结果显示,胶凝材料二次水化生成了大量水化硅酸钙,减少了孔隙;碳纳米管能与基体紧密连接,阻止微裂缝的生成和扩展,起到了桥接和填充作用。

为了深入探讨碳纳米管水泥砂浆的电导特性,在细观力学的基础上提出了预测碳纳米管水泥基复合材料压阻效应的数学模型。该模型基于Mori-Tanaka方法,考虑碳纳米管之间的隧穿电导,可求出碳纳米管复合水泥基体的有效电导;此外,还考虑了应变作用下孔隙水离子电导随空隙连通性变化对碳纳米管水泥基复合材料压阻效应的影响,根据试验结果拟合出相关预测参数。结果表明:考虑离子电导的影响,根据提出的预测模型求出的压阻效应预测值与试验结果符合较好。

研究了碳纳米管、钢纤维、碳纳米管+钢纤维对混凝土抗压强度和抗冲击性能的影响。结果表明:掺入碳纳米管和钢纤维均能提高混凝土的抗压强度;单掺钢纤维较单掺碳纳米管对混凝土抗冲击性能的提升效果更大;混掺碳纳米管与钢纤维混凝土的韧性和延性较单掺钢纤维混凝土得到再次提升;复掺1%钢纤维+0.30%碳纳米管对混凝土性能的增强效果最显著。

用负载金的多壁碳纳米管(Au-MWCNTs)作为乙炔气体传感器的催化剂,降低了成本,提高了传感器的性能。对催化剂的形貌和结构进行了TEM,IR,XRD等物理表征。与单纯的金纳米(Au-NPs)催化剂相比,Au-MWCNTs对乙炔表现出了良好的电催化活性,起始氧化电位降低了0.19 V,峰电流提高了一倍。组装的电流型乙炔气体传感器也表现出了很好的检测效果,传感器的灵敏度为:80 nA/10-6,响应、恢复时间【50 s,该传感器可以用于乙炔气体检测。

在压电石英金电极上自组装半胱胺膜,通过1-乙基-3-（3-甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺活化的羧基化碳纳米管交联半胱胺和DNA探针,构建新的压电DNA传感器,实现对肺癌特征DNA的压电检测。该传感器检测灵敏度为27.617Hz/（μg/mL）,线性范围为0.02～7.50μg/mL,再生性能好。样本分析结果与聚合酶链式反应（PCR）法无显著差异,可用于临床检测。

提出一种基于双壁碳纳米管（CNTs）宏观体的新型热线流速探针,该探针采用微加工技术组装热敏感元件并通过在接触区电沉积镍颗粒提高敏感结构的稳定性。作为热线元件的CNTs有比铂丝更高的电阻温度系数,温度为293～393K时,其电阻温度系数从0.3727%/°C逐渐增加至0.5601%/°C。根据热平衡原理,通过恒流模式测量同一个探针在不同流场中输出电压的变化来计算电阻的变化,从而得到流速的大小。实验表明,该CNTs流速探针的灵敏度比传统的热线流速计高,重复性好,作为热线敏感材料是可行的。

碳纳米管具有很小的半径、较高的纵横比、高的柔软性能、独特的化学结构和确定的电子特性,这一系列性质使得它很适合用作原子力显微镜针尖.针尖的制作原先是手工操作,目前应用较广泛的是化学汽相沉积法(CVD).这种针尖使原子力显微镜的分辨率得到很大的提高,纳米操纵能力大大加强.

采用分子动力学方法分析了纳机电开关中碳纳米管悬臂梁的静态特性.仿真中C-C原子间相互作用采用Tersoff-Brenner势函数,C-Cu及Cu-Cu间相互作用采用L-J势函数,并同时采用截断半径和邻域列表法以提高运算速度.首先模拟了纳机电开关的开和关两种工作状态,得出开关的闭合电压为1.0 V,然后模拟了碳纳米管的弯曲变形情况,结果表明,当电压小于1.0 V时,碳纳米管弯曲符合经典弹性理论;当电压介于1.0 V～1.9 V时碳纳米管中出现Stone-Wales变形;当电压达到1.9 V后,碳纳米管中逐渐出现塌陷结构甚至孔洞;当电压达到2.9 V时,碳纳米管完全断裂.最后分析了碳纳米管原子间的受力情况,结果表明,纳机电开关的最薄弱环节是电极与碳纳米管之间的结合处.所得模拟和分析结果为纳结构器件的进一步设计和优化提供了理论依据.

以酚醛树脂（PF）、碳纳米管（CNTs）和泡沫铜（Cu）为原料,在反应釜内经无压浸渗和加压固化技术,制得一种新型PF/CNTs-Cu复合材料.在CSM摩擦磨损仪上,对不同CNTs含量的PF/CNTs-Cu复合材料进行了载流摩擦磨损测试.结果表明：未经CNTs改性的PF/Cu复合材料,摩擦系数和磨损率均最大,摩擦表面存在大量的犁沟痕迹,表现为典型的磨粒磨损.经CNTs改性后的PF/CNTs-Cu复合材料,载流摩擦磨损性能获得较大程度的改善.当CNTs质量分数在0.25%-1.0%范围内时,随着CNTs含量的增加,摩擦系数和磨损率逐渐减小,并在质量分数为1.0%时达到最小值.摩擦磨损机制则由最初的磨粒磨损逐渐转变为黏着磨损.当CNTs达到1.5%时,由于CNTs的团聚作用,导致复合材料的摩擦磨损性能急剧下降,摩擦磨损机制转变为磨粒磨损和黏着磨损共同作用形式.