图1-1 左侧为单壁碳纳米管，右侧为多壁碳纳米管

图1-2  A是扶手椅型SWCNTs，B是锯齿型SWCNTs，C是螺旋型（手性）SWCNTs

碳纳米管的力学性能一直以来广泛受到关注。由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化，S轨道成分比较大，所以碳纳米管具有高模量和高强度。碳纳米管的抗拉强度达到50~200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6；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。虽然碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性。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。碳纳米管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，而其垂直方向的热交换性能较低，所以通过合适的取向就可以得到各向异性的热传导材料。在其他复合材料中添加碳纳米管也能提高其热导率以及导电性能。

但是由于纳米管的高纵横比和纳米管间的范德华力，碳纳米管几乎以团聚体的形式存在，即使在超声振动下也难以分解。更重要的是，表面很少有缺陷和缺乏活性官能团的碳纳米管是化学惰性物质。因此，碳纳米管的改性是解决碳纳米管聚集和化学惰性问题的有效方法之一。据许多文献报道，酸处理[2]和氧化[3]被认为是最直接和最有效的预处理碳纳米管。它们不仅可以分解缠结，还可以在碳纳米管表面引入氧官能团（如羧基、羟基等），在本课题中统一用MWCNTs-OH来表示带有羧基、羟基的碳纳米管。然而，这种改性不可避免地破坏碳纳米管的结构，导致石墨晶体层的腐蚀和高纵横比的降低。碳纳米管结构的完整性是其热性能的前提条件[4]。因此，这些方法改性的碳纳米管的性能可能不如原来的。看来使用适当的方法对碳纳米管的制备碳纳米管复合材料是关键的第一步。文献综述

多巴胺（DA）是一种由大脑分泌的重要的神经递质。多巴胺的作用是把亢奋和欢愉的信息传递，从理论上来说上瘾与人体内多巴胺的数量有着直接关系[5]。据报道贻贝所分泌的贻贝粘蛋白具有很强的粘合作用，这种蛋白质的关键元素是3，4-二羟基苯乙胺，即多巴胺（DA）[6]。受此启发，许多研究者开始将多巴胺作为一种表面改性剂。从化学上来看，它包含两个酚羟基以及胺基。这种改性可以为基体材料带来活泼基团（羟基、氨基）而不损害碳纳米管的结构。多巴胺自聚合成的聚多巴胺不仅具有还原性，能吸附金属正离子，而且还含有邻酚羟基、醌基等基团，能够通过迈克尔加成反应和希夫碱反应接枝氨基、羧基和羟基等基团的聚合物[7][8][9]以及一些生物分子[10]， 从而在聚多巴胺涂层表面形成新的物质层， 实现材料表面的改性。本课题通过加入多巴胺溶液来制备聚多巴胺改性的多壁碳纳米管。结合查阅到的文献和资料[11]，很多人做出的实验为pH=8。5的时候合成效果最好，所以我做了pH=7。0~9。0的各组实验（pH值间隔0。5）。

本实验中使用的已经羟基化碳纳米管酸处理程度不深，对碳纳米管的破坏少，仅仅是为了增加PDA附着量。本论文中若无特殊注明，一般碳纳米管均为多壁碳纳米管。