基于膨胀收缩功能的热敏分子修饰碳纳米卷红外辐射感知材料的研究

红外探测在军用、民用、航空航天等研究领域具有十分重要的意义，红外探测器所用的材料是制备红外探测器的基础。一种甲虫具有吸收红外线辐射并膨胀的陷窝器，根据这一的特点，本项目拟制备出一种：具有吸收红外辐射并调控其尺寸的新型碳纳米材料- - 碳纳米卷（CNS）,红外线辐射对碳纳米卷的卷曲尺寸具有调控作用。本项目以CNS的制备、修饰及其红外调控为研究对象，具体采用自上而下和自下而上两种方法，合成高纯度的高质量的单层和多层CNS，将热敏分子修饰在其表面，总结出一套方便可行的制备方法。采用现代分析手段和技术研究CNS材料尺寸的红外调控作用。项目预期将揭示单层和多层CNS性质上的重要区别，实现红外吸收与材料尺寸变化的对应关系。并根据实验数据建立相关模型并进行理论计算，项目的研究成果对于新型红外探测材料的制备具有重要意义，可以为CNS新型碳纳米材料的红外线膨胀探测器奠定重要的实验和理论基础并提供科学依据。

红外探测器所用的材料是制备红外探测器的基础。一种甲虫具有吸收红外线辐射并膨胀的陷窝器，根据这一的特点，本项目拟制备出一种：具有吸收红外辐射并调控其尺寸的新型碳纳米材料——碳纳米卷（CNS）,红外线辐射对碳纳米卷的卷曲尺寸具有调控作用。本项目以CNS的制备、修饰及其红外调控为研究对象，具体采用自上而下和自下而上两种方法，合成高纯度的高质量的单层和多层CNS，总结几种方便可行的制备方法。采项目揭示单层和多层CNS性质上的重要区别。我们已经能通过选择合适的溶剂、铁盐离子和氧化铁粒子作为辅助剂，以氧化或还原氧化石墨烯为原料，采取憎溶剂法、氧化石墨烯冻解法，超声法制备具有中空多层、尺寸可控的CNS材料。我们重点研究不同反应方法和不同反应条件下制备的CNS的层间距和结构差异，以及多种制备条件对CNS长径比、内外径尺寸、层间距等参数的可控性；研究石墨烯氧化程度、辅料盐的配比以控制CNS的卷曲过程，研究这几种方法在制备CNS过程中的影响。利用拉曼光谱（Raman）、静电力显微镜(EFM) 、磁力显微镜（MFM）、扫描电镜(SEM)、原子分辨率的透射电镜（TEM）分辨CNS的结构。我们在CNS发现了与多壁碳纳米管相近的呼吸模振动。研究多种制备CNS的方法及影响因素(比例、pH值、和最佳超声条件等)对其的影响，表征材料的分布，比较CNS与碳纳米管的区别，探索石墨烯卷曲时的分布，将模拟出不同制备CNS的方法对卷曲方向的诱导作用和机理，优化其制备工艺和方法。