《宁波市材料学会会讯》2013年第4期

《宁波市材料学会会讯》2013年第4期

宁波市材料学会成立于2000年，业务主管单位为宁波市科学技术协会，挂靠于中国兵器科学研究院宁波分院。学会现有包括兵科院宁波分院、中科院宁波材料所、宁波大学、宁波工程学院、宁波科宁达工业有限公司、宁波韵升集团有限公司、宁波博威集团有限公司、宁波大成新材料股份有限公司、宁波晶元太阳能有限公司、宁波广博纳米材料有限公司等团体会员36家，拥有宁波市相关高校、科研单位、材料产业骨干企业的个人会员93名。

学会的主要工作包括开展学术交流与培训，邀请院士、国内外著名材料专家举办大型的论坛、学术报告，拓展科研人员专业视野，提高技术水平；协办国际、全国性学术活动，扩大学会社会影响力；开展材料领域科学知识普及工作；评选优秀学术论文和技术成果；申报厂会协作等科研项目，推进产学研协同攻关，促进材料技术创新；承担市材料领域企业情况的数据收集和分析、企业技术需求调研等工作；举办各类服务会员活动。

近年来，学会以学术交流、服务于创新发展，科学普及和会员服务等为重点，积极推进学会事业发展。学会以宁波市学术大会、天一论坛、重点学术活动、高端学术沙龙等我市学术交流平台为依托，围绕磁性材料、先进高分子材料、高端金属材料、能源材料等宁波特色优势产业技术领域和正在发展中的战略性前沿材料技术领域，不断繁荣学会学术交流，初显出学会材料科技学术交流品牌效应。

学会把服务于创新发展作为促进我市经济发展方式转变、建设创新型城市的着力点，进一步加强了与中国兵工学会、中国材料研究学会等全国学会的联系与合作，引进科技资源和科技成果资源；加强与我市材料类行业协会的合作，进一步扩大服务范围，使创新服务任务落地；抓住材料军民通用性强的基本特点，组织论坛、对接会等活动，开展军民融合机制创新研究，服务于企业军民融合发展；开展厂会协作项目，解决企业技术难题；承担宁波国家新材料高新技术产业基地的统计与管理、宁波市新材料产学研技术创新联盟管理与运行等工作；取得了良好的社会效益。

学会重视材料科普活动，通过摄影、展板、作品等多种方式，及时把材料战略前沿和技术创新成果向公众传播，促进公众理解材料科技，让材料科技深入社会。

学会树立会员为本的理念，采取多种方式努力做好会员服务工作。开展了学会优秀创新成果评选，推荐自然科学优秀论文，积极举荐优秀科技人才；推荐科技人员科技创新成果在科技杂志上发表，向会员赠订新材料专业杂志；开展材料科技工作者状况调查，充分了解、掌握一线材料科技工作者的状况，使学会成为反映科技工作者诉求的重要渠道，助力科技人才健康成长、发挥聪明才智，营造良好的社会环境。

学会动态

12月15日，宁波市第二届科技人员趣味运动会在效实中学举行。共有78个代表队参加了本次活动，宁波市材料学会和兵科院宁波分院科协都组织队伍参赛。其中，兵科院宁波分院代表队由第一研究所杨辉、张将、叶祥海、刘晓彬，四所王海波，理化朱宇瑾、唐家耘，科技委陈超颖、丁彦婷组成；宁波市材料学会代表队由韵升集团毛家福、石高阳和金田铜业有限公司叶婧姸、鲁颖莹等组成。由于组织有力，表现突出，两支队伍最终夺得宁波市科学技术协会颁发的“优秀组织奖”。

中国科协会员日活动

材料科普

结构、功能多面手：碳纳米管材料

（杨为佑   宁波工程学院）

1. 概念内涵

碳纳米管是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维纳米材料，碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

碳纳米管结构

结构特征：碳原子以sp2 杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3 杂化键，即形成的化学键同时具有sp2 和sp3 混合杂化状态，而这些p 轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π 键，碳纳米管外表面的大π 键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础。

2. 特性

2.1 高模量和高强度

CNTs抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa。碳纳米管的结构虽 然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料, 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。

碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性， 可以拉伸。在工业上常用的增强型纤维中，决定强度的一个关键因素是长径比，即长度和直径之比。材料工程师希望得到的长径比至少是20:1，而碳纳米管的长径比一般在1000:1以上，是理想的高强度纤维材料。2000年10月，美国宾州州立大学的研究人员称，碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍，重 量却只有后者的1/6到1/7。碳纳米管因而被称“超级纤维”。

莫斯科大学的研究人员曾将碳纳米管置于1011 MPa的水压下（相当于水下10000米深的压强），由于巨大的压力，碳纳米管被压扁。撤去压力后，碳纳米管像弹簧一样立即恢复了形状，表现出良好的韧 性。这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧，用在汽车、火车上作为减震装置，能够大大减轻重量。

此外，碳纳米管的熔点是已知材料中最高的。

2.2良好的导电性

碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性 能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。 有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。

常用矢量Ch表示碳纳米管上原子排列的方向，其中Ch=na1+ma2，记为（n，m）。a1和a2分别表示两个基矢。（n，m）与碳纳米管的导电性能密切相关。对于一个给定（n，m）的纳米管，如果有2n+m=3q（q为整数），则这个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。对于n=m的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。

2.3良好的传热性能

碳纳米管具有良好的传热性能，CNTs具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。

3.  应用前景

3.1触摸屏,碳纳米管可以制成透明导电的薄膜，用以代替ITO（氧化铟锡）作为触摸屏的材料;

3.2碳纳米管材料增强复合材料,利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。

3.3电磁干扰屏蔽材料及隐身材料，碳纳米管是一种理想的微波吸收材料，可用于隐身材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料，碳纳米管对红外电磁波有隐身作用。

3.4储氢材料

3.5超级电容器

3.6锂离子电池

3.7场发射管（平板显示器）

3.8催化剂载体

3.9质子交换膜燃料电池

学会大事记

一、2013年10月12日，“国庆小长假”的尾声，台风“菲特”携一场百年不遇的降雨袭击了宁波。宁波市材料学会招募20余名志愿者赴余姚参加救灾活动。

二、2013年10月21日，曹贺全《装甲防护技术》作为2013年度宁波市自然科学学术著作出版资助项目，获科协资助出版。

三、2013年10月25日，宁波市材料学会邀请宁大机械工程与力学学院董新龙教授为会员单位带来了一场题为“韧性金属绝热剪切带起始研究”的学术盛宴。

四、2013年11月12日，宁波市材料学会组织会员单位工作人员体检。

五、2013年12月10日，“科普宣传活动日”当天，宁波市材料学会组织发放宣传手册、讲解科普知识，设置科普宣传专栏。

六、2013年12月15日，宁波市材料学会邀请汤子康教授（日本东北大学理学博士，日本理化学研究所基础科学特别研究员）来甬作了题为“ITO靶材制造技术”的报告。

七、2013年12月26日,宁波市材料学会在宁波市创新港召开宁波市材料学会2013年论文交流会。