为改善超细水泥灌浆料的性能，将多壁碳纳米管(MWCNTs)加入超细水泥灌浆料中，测试了其对灌浆料强度、可灌性相关参数，以及灌入混凝土缝隙后黏结效果的影响。结果表明：直径为10~20 nm的MWCNTs在超细水泥灌浆料中的最佳掺量为0.10%(质量分数)，此时灌浆料56 d抗折强度、抗压强度、折压比相对于未掺加时分别提高了24.3%、23.4%、7.1%；随MWCNTs掺量增加，灌浆料的流动度降低，黏度增加，需要的灌浆压力增加，即灌浆料的可灌性逐渐降低，但在掺量不高于0.10%(质量分数)时，灌浆料硬化后灌浆区域孔隙率随MWCNTs掺量提高未明显增加，灌浆效果没有明显降低；劈裂抗拉试验结果显示，掺加MWCNTs可使灌浆料与混凝土的黏结性能明显增强。

碳纳米管因其独特的电学特性及一维纳米结构成为取代硅材料的重要电子材料,利用碳纳米管制备的微纳米电子器件具有尺寸小、响应快、功耗低等优点,但如何实现碳纳米管与金属电极之间可靠及有效的连接一直是构筑碳纳米管电子器件的难点与重点。针对该问题,首先,采用飞秒脉冲激光辐照技术诱导多壁碳纳米管与不同金属电极(金、镍)产生不同形式的连接;然后,通过测试互连前后多壁碳纳米管与金属电极之间的伏安特性曲线和界面接触电阻验证了该连接方法的可重复性及有效性,为后续大规模制备高性能碳纳米管场效应晶体管提供了一定的基础。

为了提高全息聚合物分散液晶的衍射效率以及降低其驱动电压和阈值电压，通过在聚合物分散液晶中掺杂多壁碳纳米管(MWCNT)研究其对H-PDLC光栅的电光特性的影响。本文采用了全息干涉的方法制备了4种质量分数(0， 0.03%, 0.05%, 0.07%)MWCNT掺杂的H-PDLC光栅。结果表明MWCNT可以提升材料在532 nm处吸收率，从而导致掺杂0.05%多壁碳纳米管的H-PDLC光栅的一级衍射效率可以达到91%。同时引入MWCNT通过降低电阻率、增加电容改变了介质的介电性能，从而增强电场，表现为掺杂0.05% MWCNT时0.68 V/μm的低阈值电压和1.78 V/μm的低饱和电压。另外，随着MWCNT掺杂质量分数增加，H-PDLC的对比度逐渐降低。

针对目前凝血检测仪器存在的成本昂贵操作复杂等问题, 制作了一种基于丝网印刷技术的多壁碳纳米管(MWCNTs)增强型电化学传感器用于凝血酶原时间(PT)测量。利用凝血酶切割凝血酶底物实验验证了计时电流法检测凝血酶原时间原理的可行性。接着对血浆凝血酶原时间参数进行测量, 并用SYSMEX CS 5100光学凝血仪验证测量结果。经过测试, 凝血酶验证性实验中MWCNT型电化学传感器的电流响应强度较普通电化学传感器增加了(36±1)%, 重复实验出峰时间和峰值电流变异系数分别为2.99%和3.27%。测试不同血样PT值, 能够清晰的显示出区分度, 且挑选三组血样进行PT重复实验, 出峰时间变异系数分别为2.26%、3.22%和2.96%, 实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.986。MWCNTs增强型型电化学传感器用于PT测试具有良好的重复性和一致性, 易于批量生产, 大大降低了凝血测量的成本, 且适合多种场合的测量, 在即时检测领域具有极大潜力。

溶解性有机质(DOM)是水环境中一类复杂的溶解性有机混合物, 不仅可影响污染物归趋及生物有效性, 且DOM自身属于消毒副产物(DBPs)前驱体。 为此, 如何高效去除水中DOM已成为当前环境污染控制与治理技术研究的热点问题之一。 以商品化腐植酸(HA)为DOM典型代表物质, 利用紫外可见吸收光谱结合二维相关光谱法(2D-COS)从动力学、 吸附等温线及热力学等角度研究了原始多壁碳纳米管(MWCNT)、 羟基化MWCNT及羧基化MWCNT与HA吸光组分间吸附行为。 2D-COS提高了HA一维吸收光谱分辨率, 经二维相关吸收光谱图分析显示3种MWCNTs对HA吸光组分的吸附变化顺序均为275 nm→400 nm, 表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附行为。 动力学结果显示MWCNTs与275 nm处HA吸光组分间吸附速率高于MWCNTs与400 nm处HA吸光组分间吸附速率, 表明275 nm处HA吸光组分可优先吸附至三种MWCNTs上。 在25和35 ℃条件下, MWNCTs与HA吸光组分间吸附等温线表现为非线性, 且Freundlich模型拟合决定系数R2大于Langmuir模型拟合决定系数, 表明Freundlich吸附等温模型比Langmuir吸附等温模型更有利于描述MWCNTs与HA吸光组分间吸附等温线。 275 nm处HA吸光组分的饱和吸附容量(qmax)及相同给定平衡浓度下单点吸附系数Kd高于400 nm处HA吸光组分, 进一步表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附。 此外, 当给定平衡浓度(ｃe=0.5 cm-1和ce=1.5 cm-1)越低, MWCNTs与HA吸光组分间结合能力越大, 即HA吸光组分浓度较低时更易与MWCNTs上高能吸附位点相结合。 相同平衡浓度下MWCNTs与特定HA吸光组分间吸附能力顺序表现为MWCNT8>MWCNT8-OH>MWCNT8-COOH, 表明功能化基团可影响MWCNTs与HA吸光组分间吸附特性。 另外, 相同条件下单点吸附系数Kd与MWCNTs比表面积间无显著相关性(p>0.05), 表明比表面积不是造成MWCNTs与特定HA吸光组分间结合能力差异的主要因素; Kd与MWCNTs中孔孔隙度间呈显著正相关(p<0.05)而与微孔孔隙度间无显著相关性(p>0.05), 这主要是由于HA吸光组分可进入MWCNTs中孔而难以通过MWCNTs微孔。 最后热力学分析结果显示Gibbs自由能变(ΔG0)<0、 焓变(ΔH0)>0和熵变(ΔS0)>0, 表明MWCNTs吸附HA吸光组分的过程为吸热反应, 可自发进行, 升温可促进MWCNTs对HA吸光组分的吸附, 且吸附过程中固液界面的无序性增加。 相同温度及吸光组分下, MWCNT8的ΔG0值小于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH, 进一步表明MWCNT8与特定HA吸光组分结合能力强于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH。 证明了2D-COS可识别HA中具有不同吸附行为的吸光组分, 二维相关吸收光谱技术可作为研究MWCNTs与DOM间非均相吸附行为的有效工具。 同时, 有助于更好地理解MWCNTs与DOM间相互作用特性及机理, 不仅可为水环境中DOM去除研究提供基础数据及新的研究思路, 且有利于更好地预测自然环境中MWCNTs及DOM迁移传输及环境归趋。

利用化学气相沉积法制备了三种类型多个超有序排列的多壁碳纳米管薄膜样品, 通过太赫兹时域光谱技术, 获取相位和振幅信息, 详细研究了薄膜在太赫兹波段的传输特性。结果表明: 超有序多壁碳纳米管薄膜在纳米管轴向方向与垂直于轴向方向表现出明显的光、电各向异性特性; 测试的介电常数实部为负, 虚部为正, 证实了制备的薄膜具有金属性; 薄膜具有的各向异性为研究其偏振特性提供了直接证据, 随着薄膜厚度的增加, 偏振度和消光比增加, 其9 ?滋m厚的自由薄膜度可以获得99%的偏振度。研究结果对开展超有序多壁碳纳米管薄膜在太赫兹偏振器、调制器与光开关等领域的研究有重要指导意义。

采用Bessel和Hankel函数级数模技术,对不同多壁碳纳米管在红外波段的电磁散射特性进行了研究.结果表明, 不同半径、不同纳米管数目对入射的横磁波与横电波的散射现象产生不同的影响.在横磁波垂直入射时,不同结构多壁碳纳米管对其频率的选择性不明显,相同半径纳米管对横磁波的散射强度随纳米管数目的增加而增强, 但其峰值不变;而在横电波入射时,不同结构多壁碳纳米管表现出强烈的频率选择性,其散射强度随半径、管数目的增加而明显增强.研究结果对利用碳纳米管进行红外波段的探测具有一定意义.

拉曼光谱是进行碳材料结构与性质研究的有力手段, 为了研究多壁碳纳米管(MWCNT)的管径和长度对其拉曼光学性质的影响, 本研究对一系列不同管径和长度的多壁碳纳米管进行拉曼光谱的测试和分析。 研究发现: 与高取向的石墨相比, 多壁碳纳米管一阶拉曼光谱的G峰中心和D峰中心都会向低波数发生不同程度的红移; MWCNT两个主要特征峰(G峰和D峰)峰强在其他条件相同的情况下, 与MWCNT的管径成正比, 与长度成反比; G峰的频移与MWCNT的管径和长度两个因素密切相关, 与管径成反比关系(这与单壁碳纳米管的径向呼吸模有着一致的结果), 与管长成正比关系, 而D 峰的频移受MWCNT的管径和长度的影响很弱, 并对此现象进行了初步分析。 在此基础上, 我们以MWCNT的长径比为横坐标, G峰频移为纵坐标作图, 进行线性拟合, 得到了G峰频移与长径比成一定的线性递增关系。 采用同样的分析方法, 我们将G峰和D峰强度分别对MWCNT的长径比作图, 进行线性拟合, 得到了G峰和D峰强度分别与MWCNT的长径比成一定的线性递减关系。

探索不同管径和长度的多壁碳纳米管(MWCNT)的太赫兹(THz)谱特性,采用透射型太赫兹时域光谱系统研究了5个不同管径和长度的MWCNT样品的太赫兹吸收谱和折射率谱,并对比和分析了它们的差异。结果表明：在0.2～2.0 THz内,多壁碳纳米管太赫兹吸收没有特征吸收峰,吸收强度随着频率的增加而增加,并可以拟合为不同斜率的直线,且MWCNT在THz波段的吸收强度与管径和长度成正比。折射率随着频率的增加呈指数衰减,同时,管径是影响其折射率的一个重要因素,而长度对其影响不大。

研究了多壁碳纳米管对无减反层的多晶硅太阳能电池上表面的修饰作用。通过向多晶硅太阳能电池表面滴加多壁碳纳米管乙醇均匀混合液的方法实现了修饰工艺。当修饰效果达到最佳时，短路电流提升了5.61%，开路电压、最大输出功率和填充因子分别下降了4.36%、6.15%和7.11%。多壁碳纳米管的修饰对多晶硅太阳能电池同时具有利、弊影响，修饰作用存在最优点。结合PC1D仿真软件，从理论和数值模拟上分析了多壁碳纳米管的修饰原理，解释了电学参数变化原因。通过实验及分析，为了达到优化修饰的效果，提出了减小碳纳米管浓度的修饰方式。