金属基体上碳纳米相的原位生长机理和低温可控制备

碳纳米材料的可控制备是纳米材料领域的研究热点。在金属基体上实现碳纳米相的可控生长对于发展金属基复合材料和其它功能材料具有重要意义。本课题组前期率先提出了在金属粉末基体上原位生长碳纳米管制备金属基复合材料的新技术。探明碳纳米相在金属基体上的形成机理，以实现其有效、可控生长，是进一步发展该技术的关键。本项目采用化学气相沉积法在金属基体上合成碳纳米材料，通过考察不同类型金属粉末载体对碳纳米相生长和演变过程，探明其生长机理；通过实验表征和模拟计算，揭示金属与催化剂的相互作用对合成产物结构的影响；在此基础上，通过对催化剂和促进剂的调控，实现碳纳米相在较低温度下的可控合成，获得尺寸均匀、结构可控、与基体结合良好的碳纳米相与金属的复合结构。本研究可实现碳纳米相在金属基体上的直接可控生长，有望突破增强体与金属基体结合性差、分散不均匀的技术瓶颈，为金属基复合材料的发展开辟一条新的有效途径。

碳纳米材料的可控制备是纳米材料领域的研究热点。在金属基体上实现碳纳米相的可控生长对于发展金属基复合材料和其它功能材料具有重要意义。本课题组前期提出了在金属粉末基体上原位生长碳纳米管制备金属基复合材料的新技术，进一步探明碳纳米相在金属基体上的形成机理，以实现其有效、可控生长，是发展这一技术的关键。.本项目采用化学气相沉积技术分别在铝、镁、铜、钛、非晶铁合金等金属基体上合成碳纳米材料，在较低温合成了不同结构、尺寸的碳纳米相，获得了催化剂种类与含量、合成温度、反应气氛、反应时间等参数对合成碳产物的影响规律；通过考察不同类型金属粉末载体对碳纳米相生长和演变过程，探明了其生长机理，揭示了金属与催化剂的相互作用对合成碳纳米相的影响；在此基础上，通过对催化剂和促进剂的调控，实现了碳纳米相在较低温度下的可控合成，获得了尺寸均匀、结构可控、具有高石墨化程度的碳纳米相与金属的复合结构，可以满足进一步制备CNTs/金属块体复合材料的需要；研究了在不同金属基体上催化生长碳纳米相的形成机制，获得了基体化学成分及其与催化剂的相互作用等因素对碳纳米结构生长的影响规律。本研究可实现碳纳米相在金属基体上的直接可控生长，有望突破碳纳米相与金属基体结合性差、分散不均匀的技术瓶颈，为金属基复合材料的发展开辟一条新的有效途径。.项目发表SCI收录标注有项目资助的论文15篇，专著1章节；申请发明专利13项，获得授权发明专利5项，培养博士研究生2人，硕士研究生7人，达到预期目标，完成项目规定的研究任务。