氨基碳纳米管的作用是什么?

碳纳米管是一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多优越的力学、电学和化学性能。碳纳米管的独特结构决定了它具有许多比较特殊的物理和化学性质。组成碳纳米管的  C=C  共价键是自然界中最稳定的化学键，所以使得碳纳米管具有非常优越的力学性能。理论计算显示，碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性。其杨氏模量理论估计值可达  5TPa。科学家首次利用  TEM  测量了温度从室温到  800  度变化范围内多壁碳纳米管的均方振幅，从而推导出多壁碳纳米管的平均杨氏模量约为  1.8Tpa。碳纳米管无论是强度还是韧性，都远远优于任何纤维，被认为是未来的“超级纤维”。科学家预言碳纳米管可能成为一种新型的高强度碳纤维材料，既具有碳素材料的特有本性，又具有金属材料的导电和导热性，陶瓷材料的耐热和耐腐蚀性，纺织纤维的可编织性，以及高分子材料的轻质、易加工性。将碳纳米管作为复合材料可以表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性，可以预测碳纳米管的加入将可能给复合材料性能带来一次质的飞跃。用纳米管制作复合材料的研究首先是在金属基上进行的，如：Fe/碳纳米管、Al/碳纳米管、Ni/碳纳米管、Cu/碳纳米管等。近年来，碳纳米管复合材料的研究重心已转移到高分子/碳纳米管复合材料方面，如在轻质高强度的材料中，使用碳纤维作为增强材料，碳纳米管的机械性能及其小的直径和大的长径比将会带来更好的效果。

碳纳米管可以制成透明导电的薄膜，用以代替ITO（氧化铟锡）作为触摸屏的材料。先前的技术中，科学家利用粉状的碳纳米管配成溶液，直接涂布在PET或玻璃衬底上，但是这样的技术至今没有进入量产阶段；目前可成功量产的是利用超顺排碳纳米管技术；该技术是从一超顺排碳纳米管阵列中直接抽出薄膜，铺在衬底上做成透明导电膜，就像从棉条中抽出纱线一样。该技术的核心－超顺排碳纳米管阵列是由北京清华-富士康纳米中心于2002年率先发现的新材料。[2]  
碳纳米管触摸屏首次于2007~2008年间成功被开发出，并由天津富纳源创公司于2011年产业化，至今已有多款智慧型手机上使用碳纳米管材料制成的触摸屏。与现有的氧化铟锡（ITO）触摸屏不同之处在于:氧化铟锡含有稀有金属“铟”，碳纳米管触摸屏的原料是甲烷、乙烯、乙炔等碳氢气体，不受稀有矿产资源的限制；其次，铺膜方法做出的碳纳米管膜具有导电异向性，就像天然内置的图形，不需要光刻、蚀刻和水洗的制程，节省大量水电的使用，较为环保节能。工程师更开发出利用碳纳米管导电异向性的定位技术，仅用一层碳纳米管薄膜即可判断触摸点的X、Y座标；碳纳米管触摸屏还具有柔性、抗干扰、防水、耐敲击与刮擦等特性，可以制做出曲面的触摸屏，具有高度的潜力可应用于穿戴式装置、智慧家俱等产品。[3]  
据物理学家组织网、英国广播公司2013年9月26日报道，美国斯坦福大学的工程师在新一代电子设备领域取得突破性进展，首次采用碳纳米管建造出计算机原型，比基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。

1.碳纳米管的修饰路线
对碳纳米管进行功能化的方法就是用化学物理方法对其进行修饰改性，改变其表面的原子分布或引入相应的活性基团。目前，最常见的修饰路线就是对碳纳米管进行酸处理，即通过将碳纳米管在硝酸中回流或将其在硫酸与硝酸的混合物中超声震荡，将羧基引入碳纳米管。带有羧基的碳纳米管与SOCl2  反应，将羧基转化为酰氯;酰氯再进一步与氨基或羟基化合物反应，生成新的修饰碳纳米管。此外，也可以通过酸处理过的碳纳米管直接与直链氨基化合物反应形成铵盐的路线对碳纳米管进行修饰。除利用酸氧化外，还可以采用硫酸与双氧水氧化的方法在碳纳米管中引入羧基。由于碳纳米管中的碳-碳键的不稳定性，碳纳米管的侧壁也可以发生各种反应。通过这些反应，我们不仅可以在碳纳米管的端部引入修饰基团，而且还可以将碳纳米管的侧壁功能化，例如，人们利用碳纳米管与重氮盐的反应，在碳纳米管的侧壁上引入了芳香基团。随着化学修饰的发展，人们进一步将CdSe等纳米无机功能材料固定在了单壁碳纳米管上，并通过控制反应时间等实验条件调节连接到SWCNTs上的无机纳米颗粒数量以及连接位置，从而制备出了新型的碳纳米管-无机纳米颗粒复合材料。目前，碳纳米管的管外化学已经发展成为通过化学修饰来制备具有某些特定功能的碳纳米管及其复合材料的有效手段。
2可溶性碳纳米管
通过对碳纳米管的修饰，可以将一些亲脂性、亲水性基团引入碳纳米管，使其溶解性得到大大的改善。例如，利用水溶性氨基化合物葡萄糖胺来修饰碳纳米管，可以得到溶于水的碳纳米管，其溶解度约为0.1~0.3mgmL-1。但人们所得到的可溶性碳纳米管，如Haddon等报道的长链氨基化合物修饰的碳纳米管，仍只有毫克量级，无法满足实际应用的需求。秦玉军等人展了Haddon的方法，使用索式提取器，分别以乙醇和氯仿作为溶剂，在实验尺度上得到了几十克的可溶性碳纳米管。这种方法在大规模工业生产可溶性碳纳米管方面具有很大的应用潜力。利用碳纳米管与其它功能分子之间的p电子相互作用、疏水作用等非共价相互作用，可把长链有机物分子固定在碳纳米管外壁，  从而得到可溶性的碳纳米管水中均匀地分散碳纳米管对其应用具有重要意义，但通过化学修饰得到的水溶性碳纳米管大多较短，这限制了其应用。最近，借助于一种可溶于水的天然聚糖化合物Gum  Arabic(GA)，得到了在水溶液中稳定存在的单根碳纳米管。并且，碳纳米管与GA的复合物可以反复溶于蒸馏水，即得到单分散的碳纳米管水溶液。其机理可能是由于吸附于碳纳米管壁上的聚合物GA之间强烈的排斥力，使得碳纳米管克服了自身间的范德华力而分散开来此外，还有人将碳纳米管与环糊精混合，利用简单的机械研磨，得到了可溶于水的碳纳米管.
这些借助于非共价相互作用得到的水溶性碳纳米管复合物克服了化学修饰带来的缺陷，是一种简便的碳纳米管修饰方法，对碳纳米管今后的实际应用具有重要意义。
3碳纳米管的填充
通过适当的方法，可将其它功能材料填充到碳纳米管的纳米空腔中，得到掺杂的碳纳米管。填充有其它功能材料的碳纳米管表现出许多新颖的电、磁等性质，在电子、信息等领域具有广阔的应用前景，因此，引起了科学家们极大的兴趣。目前，使用的填充方法有两种:一种是先得到碳纳米管，再通过一定的方法将功能材料填充进去;另一种则是在制备碳纳米管的同时，就将功能材料包含在碳纳米管的空腔中。其中较为常见的是第一种方法，人们利用该方法已制备了许多掺杂碳纳米管，例如，Andrew等人  将碳纳米管加入到AgNO3或AuCl3的水溶液中充分搅拌，然后将混合物在一定的温度下进行热处理。结果发现有70%的碳纳米管中被注入了Ag或Au。在填充过程中，除了可利用扩散作用外，也可利用毛细管作用将有机功能分子，如酞菁铒(HErPc2),  包裹在碳纳米管的空腔中。通过实验发现，碳纳米管对其所包含的功能材料具有很强的保护作用，将酞菁铒掺杂的碳纳米管长时间暴露在120keV的电子束中，与裸露在外的HErPc2相比，其包含的HErPc2十分稳定。由此，我们可以设想，如果将生物分子包裹在碳纳米管空腔中，则可以保护其不受外界条件(如辐射)  的破坏。这对今后生物分子构筑的功能器件的实际应用具有一定的意义。