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多壁碳纳米管的改性研究
摘要：
多壁碳纳米管（MWCNTs）是一种具有良好性能的新型纳米材料，具有优异的导电、导热、力学和化学性能等特点，已经被广泛应用于电子、化工、材料等领域。但是，MWCNTs的应用还受到其表面的化学性质所制约，因此，研究对其表面的改性有着重要的意义。本文综述了利用化学、物理和生物等方法对MWCNTs进行表面改性的研究进展，并讨论了改性对MWCNTs性能的影响以及其应用前景。
一、引言
多壁碳纳米管由多个外径相同、内径大小不同的碳管壳构成，具有优异的导电、导热、力学和化学性能，因此在领域有着广泛的应用前景。但是，其应用还受到其表面的化学性质所制约。因此，研究对其表面的改性有着重要的意义。MWCNTs的表面改性可以通过化学、物理和生物等方法实现。本文主要综述了这些方法及其对MWCNTs性能的影响。
二、化学改性
化学改性是通过改变MWCNTs表面的化学性质来改变其性能的一种方法。常用的化学改性方法有氧化、硝化、氨化、酰化、硅烷化、热解聚合等。氧化是对MWCNTs表面进行的一种化学处理方法，可以使其表面出现羟基和羰基等活性官能团。通过氧化改性，可使MWCNTs的分散性和界面亲和性得到提高，使其与不同基体更容易制备成稳定的复合材料。研究者在某些有机溶剂、离子液体等条件下，也可以通过氧化改性，在MWCNTs表面形成含有许多羟基和羰基的复合物，从而改善了MWCNTs的分散性和界面亲和性，使其在新领域有着广泛的应用前景。
三、物理改性
物理改性是一种通过改变MWCNTs表面形态结构和孔道形貌的方法，可以优化其物理性能。常用的加工方法有剪切、喷雾干燥、离子辐照等。其中，喷雾干燥是一种将MWCNTs溶液喷雾成小颗粒形式，使其在空气中快速干燥，从而形成具有多孔性结构的改性MWCNTs的方法。这种方法能够增强MWCNTs与基体的界面相互作用，提高MWCNTs的分散性，并可以实现载药等方面的应用。
四、生物改性
生物改性是一种利用生物分子对MWCNTs进行表面修饰的方法，具有低毒性、环保等特点。常用的方法有微生物法、蛋白质法、DNA法等。这种方法可以使MWCNTs与细胞、蛋白质等生物物质相互结合并具有诸如促进细胞增殖、改善材料生物相容性等的生物性能。
五、MWCNTs的应用前景
MWCNTs的改性可使其在电子、化工、材料等领域有着广泛的应用前景。例如，在电子领域，MWCNTs可以用于高性能电极、导电膜、传感器等方面的应用。在化工领域，MWCNTs的改性不仅可以提高其在复合材料中的分散性和界面亲和性，还可以使其与化合物发生更为稳定的反应，从而在新型催化剂、吸附材料、分离膜等方面有着广泛的应用。在材料领域，MWCNTs的改性已被广泛应用于高性能聚合物、金属复合材料、纳米复合材料等领域。
六、结论
综上所述，MWCNTs的表面改性是一种重要的方法，可以优化其物理、化学和生物性能，并带来广阔的应用前景。因此，对MWCNTs表面改性的研究实际上成为了核心的问题之一。未来，将有更多的研究工作着力于进一步优化MWCNTs的性能，并扩大其在不同领域的应用。