封面上是一张经过特殊处理的骨骼植入物图片,上面布满了微小的孔洞,以及一些模糊的化学基团示意图。
“表面改性·”周宇喃喃自语,大脑开始飞速运转。
锯合金的成功,除了晶粒控制,还在於稀土元素的引入,这些元素在晶界处形成了特定的第二相,有效提升了晶界强度。
那么,碳纳米管呢?它的界面在哪?
碳纳米管表面通常是惰性的,这使得它很难与聚合物、金属等基体形成牢固的化学键虽然可以通过氧化处理引入羧基、羥基等,但这些含氧基团往往会损伤碳纳米管的结构完整性,降低其本徵性能,而且在高温下稳定性也欠佳。
周宇的大脑里开始进行了一场高速的化学反应。
他想到了生物材料的仿生设计,很多生物材料的表面都会通过引入特定的官能团,来改变其亲疏水性,增强与细胞的结合。
这与碳纳米管复合材料中纳米管与基体的界面结合,本质上是相似的问题。
“如果-我们不在纳米管骨架上开刀,而是有选择性地、温和地改变其表面化学性质呢?”
周宇自言自语道。
什么和碳原子具有相似的尺寸。
周宇灵光一闪。
是—氮原子。
氮原子在碳材料中的掺杂或表面修饰,在催化、储能等领域都有广泛应用。
重要的是,氮原子与碳原子具有相似的尺寸,可以很容易地取代碳晶格中的碳原子,
或者以各种官能团的形式吸附在碳纳米管表面。
“氮原子具有孤对电子,可以形成路易斯硷性位点,这会显著改变碳纳米管的电子结构和表面活性!”周宇眼中精光闪烁。
他迅速在白板上写下几个含氮基团的结构式:吡啶型氮、吡咯型氮、石墨型氮,以及氨基、醯胺基等。
“这些含氮基团,尤其是氨基,具有很强的亲水性和反应活性。”
周宇一边思考,一边在白板上画著这些基团如何与聚合物基体中的活性位点形成共价键,或者与金属基体形成配位键。
“更重要的是,含氮基团的引入,特別是吡啶型氮或吡咯型氮的掺杂,能诱导碳纳米管表面產生缺陷位点,从而增加其活性吸附能力。”
“这可能有助於我们之前设想的缺陷工程化,让无定形碳颗粒或其他增强相更好地锚定在这些含氮缺陷位点上,形成更稳定的界面结合!”