Perspectives of nano-carbon based engineering materials

Advanced Engineering Materials

Volumn 17, Issue 2, 2015, Pages 124-137

  Greil, Peter ^a  

^a UNIVERSITY OF ERLANGEN NUREMBERG   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MANUFACTURE; MECHANICAL PROPERTIES; MICROSTRUCTURE; MINERALS; NANOPARTICLES; NANOTUBES; SOLVENTS; STRESS ANALYSIS; YARN;

GRAPHENE NANOPLATELETS; INDIVIDUAL NANOPARTICLES; MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES; PERCOLATION THRESHOLDS; PHYSICOCHEMICAL PROPERTY; PROPERTIES OF COMPOSITES; STRUCTURE AND PROPERTIES; TECHNICAL UNIVERSITIES;

CERAMIC MATERIALS;

EID: 84922483806     PISSN: 14381656     EISSN: 15272648     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adem.201400110     Document Type: Review

References (137)

1. V. M. Putz (Ed), Carbon Bonding and Structures, Springer Verlag, Berlin 2013.
2. E. Sawa, Perspectives of Fullerene Nanotechnology, Springer, Berlin 2002.
3. A. Oberlin, M. Endo, T. Koyama, J. Cryst. Growth 1976, 32, 335.
4. Y. A. Kim, T. Hayashi, M. Endo, M. S. Dresselhaus, in Handbook of Nanomaterials (Ed: R. Vajtai) Springer, Berlin 2013, p. 685.
5. A. K. Geim, Science 2009, 324, 1530.
6. O. A. Shenderova, V. V. Zhirnov, D. W. Brenner, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2002, 27, 227.
7. A. V. Rode, E. G. Gamaly, B. Luther-Davies, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2000, 70, 135.
8. J. C. Charlier, X. Blase, S. Roche, Rev. Mod. Phys. 2007, 79, 677.
9. P. R. Bandaru, J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, 7, 1.
10. O. Nilsson, J. Fricke, R. W. Pekala, J. Appl. Phys. 1991, 73, 581.
11. T. Filleter, R. Bernal, S. Li, H. D. Espinosa, Adv. Mater. 2011, 23, 2855.
12. R. Partha, J. L. Conyers, Int. J. Nanomed. 2009, 4, 261.
13. K. I. Tserpes, N. Silvestre (Eds), Modeling of Carbon Nanotubes, Graphene and Their Composites, Springer, Berlin 2014.
14. E. Osawa, M. Yoshida, M. Fujita, MRS Bull. 2004, 19, 33.
15. R. B. Heimann, S. E. Evsyukov, Y. Koga, Carbon 1997, 35, 1654.
16. H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley, Nature 1985, 318, 162.
17. F. Diederich, C. Thilgen, Science 1996, 271, 317.
18. C. M. Lieber, C. C. Chen, Solid State Phys. 1994, 48, 109.
19. E. Sheka, Reviewed: Fullerenes: Nanochemistry, Nanomagnetism, Nanomedicine, Nanophotonics, CRC Press, Boca Raton, FL 2011.
20. M. F. L. De Volder, S. H. Tawfick, R. H. Baughman, A. J. Hart, Science 2013, 339, 535.
21. J. Prasek, J. Drbohlavova, J. Chomoucka, J. Hubalek, O. Jasek, V. Adam, R. Kizek, J. Mat. Chem. 2011, 21, 15872.
22. M. J. Schulz, V. N. Shanov, Z. Z. Yin, Nanotube Superfiber Materials, Elsevier, Waltham, MA 2014.
23. J. Hone, in Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 5 (Eds: J. A. Schwarz, C. Contescu, K. Putyera) Marcel Dekker, New York 2004, p. 603.
24. N. M. Rodriguez, A. Chambers, R. T. K. Baker, Langmuir 1995, 11, 3862.
25. L. Zhang, A. Aboagye, A. Kelkar, C. Lai, H. Fong, J. Mater. Sci. 2014, 49, 463.
26. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigoriev, A. A. Firsov, Science 2004, 306, 666.
27. P. W. Sutter, J. I. Flege, F. A. Sutter, Nat. Mater. 2008, 7, 406.
28. S. Park, R. S. Ruoff, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 217.
29. Y. Hernandez, V. Nicolosi, M. Lotya, F. M. Blighe, Z. Sun, S. De, I. T. McGovern, B. Holland, M. Byrne, Y. K. Gun'Ko, J. J. Boland, P. Niraj, G. Duesberg, S. Krishnamurthy, R. Goodhue, J. Hutchison, V. Scardaci, A. C. Ferrari, J. N. Coleman, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 563.
30. X. S. Li, W. Cai, J. An, S. Kim, J. Nah, D. Yang, R. Piner, A. Velamakanni, I. Jung, E. Tutuc, S. K. Banerjee, L. Colombo, R. S. Ruoff, Science 2009, 324, 1312.
31. Y. Shen, A. C. Lua, Rep Nat. Sci. Rep. 2013, 13, 3037.
32. D. S. L. Abergel, V. Apalkov, J. Berashevich, K. Ziegler, T. Chakraborty, Adv. Phys. 2010, 59, 261.
33. D. R. Cooper, B. D'Anjou, N. Ghattamaneni, B. Harack, M. Hilke, A. Horth, N. Majlis, M. Massicotte, L. Vandsburger, E. Whiteway, V. Fu, ISRN Condens. Matter Phys. 2012, 2012, 501686.
34. K. S. Novoselov, V. I. Fa ko, L. Colombo, P. R. Gellert, M. G. Schwab, K. Kim, Nature 2012, 490, 192.
35. P. Colombo, G. Mera, R. Riedel, G. D. Soraru, J. Am. Ceram. Soc. 2010, 93, 1805.
36. J. Cordelair, P. Greil, J. Eur. Ceram. Soc. 2000, 20, 1947.
37. M. Monthioux, O. Delverdier, J. Eur. Ceram. Soc. 1996, 16, 721.
38. O. Shenderova, D. Gruen (Eds), Ultrananocrystalline Diamond, Synthesis, Properties, and Applications, William Andrew Publ., Norwich, NY 2012.
39. L. Fayette, B. Marcus, M. Mermoux, G. Tourillon, K. Laffon, P. Parent, F. Le, Phys. Rev. B 1998, 57, 14123.
40. J. Galli, in Computer-Based Modeling of Novel Carbon Systems and Their Properties, Carbon Materials: Chemistry and Physics 3 (Ed: L. Colombo, A. Fasolino), Springer, Berlin 2010, p. 2.
41. V. N. Mochalin, O. Shenderova, D. Ho, Y. Gogotsi, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 11.
42. D. Ho (Ed), Nanodiamonds, Applications in Biology and Nanoscale Medicine, Springer Verlag, Berlin 2010.
43. R. W. Pekala, C. T. Alviso, J. D. LeMay, J. Non-Crystall. Sol. 1990, 125, 67.
44. M. Antonietti, N. Fechler, T. P. Fellinger, Chem. Mater. 2014, 26, 196.
45. M. S. Dresselhaus, Annu. Rev. Mater. Sci. 1997, 27, 1.
46. J. Fricke, A. Emmerling, J. Sol-Gel Sci. Technol. 1998, 13, 299.
47. N. Bheekhun, A. Rahim, A. Talib, M. R. Hassan, Adv. Mater. Sci. Eng. 2013, 2013, 406065.
48. J. H. Zou, J. H. Liu, A. S. Karakoti, A. Kumar, D. Joung, Q. A. Li, S. I. Khondaker, S. Seal, L. Zhai, ACS Nano 2010, 4, 7293.
49. J. Wang, M. W. Ellsworth, ECS Trans. 2009, 19, 241.
50. B. G. Demczyk, Y. M. Wang, J. Cumings, M. Hetman, W. Han, A. Zettl, R. O. Ritchie, Mater. Sci. Eng. A 2002, 334, 173.
51. B. T. Kelley, Physics of Graphite, Applied Science, London 1981.
52. W. N. Reynolds, in Proceedings of the Third Conference on Industrial Carbons and Graphite, Society of Chemical Industries, London 1971, p. 427.
53. F. Liu, P. Ming, J. Li, Phys. Rev. B 2007, 76, 064120.
54. H. J. Rasool, C. Ophus, W. S. Klug, A. Zettl, J. K. Gimzewski, Nat. Commun. 2013, 4 DOI: 10.1038/ncomms3811, Art.no. 2811.
55. N. Pugno, R. Ruoff, Philos. Mag. 2004, 84, 2829.
56. N. M. Pugno, J. Phys. Condens. Matter 2006, 18, S1971.
57. H. Gao, B. Ji, I. L. Jaeger, E. Arzt, P. Fratzl, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 5597.
58. T. Zhang, X. Y. Li, S. Kadkhodaei, H. J. Gao, Nano Lett. 2012, 12, 4605.
59. A. Carpinteri, N. Pugno, Nat. Mater. 2005, 4, 421.
60. D. J. Green, An Introduction to the Mechanical Properties of Ceramics, Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK 1998.
61. L. Gong, I. A. Kinloch, R. J. Young, I. Riaz, R. Jalil, K. S. Novoselov, Adv. Mater. 2010, 22, 2694.
62. Y. Liu, B. Xie, Z. Xu, J. Mater. Chem. 2011, 21, 6707.
63. Q. Cao, J. A. Rogers, Adv. Mater. 2009, 2, 29.
64. K. Hata, D. N. Futaba K. Mizuno, T. Namai, M. Yumura, S. Iijima, Science 2004, 306, 1362.
65. K. Koziol, J. Vilatela, A. Moisala, M. Motta, P. Cunniff, M. Sennett, A. Windle, Science 2007, 318, 1892.
66. D. N. Futaba, K. Hata, T. Yamada, T. Hiraoka, Y. Hayamizu, Y. Kakudate, O. Tanaike, H. Hatori, M. Yumura, S. Iijima, Nat. Mater. 2006, 5, 987.
67. Y. Hayamizu, T. Yamada, K. Mizuno, R. C. Davis, D. N. Futaba, M. Yumura, K. Hata, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 289.
68. M. De Volder, S. H. Tawfick, S. J. Park, D. Copic, Z. Z. Zhao, W. Lu, A. J. Hart, Adv. Mater. 2010, 22, 4384.
69. M. Zhang, K. R. Atkinson, R. H. Baughman, Science 2004, 306, 1358.
70. X. Zhang, Q. Li, T. G. Holesinger, P. N. Arendt, J. Huang, P. D. Kirven, T. G. Clapp, R. F. DePaula, X. Liao, Y. Zhao, L. Zheng, D. E. Peterson, Y. Zhu, Ultrastrong, Adv. Mater. 2007, 19, 4198.
71. S. Stankovich, D. A. Dikin, G. H. B. Dommett, K. M. Kohlhaas, E. J. Zimney, E. A. Stach, R. D. Piner, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, Nature 2006, 442, 282.
72. P. M. Ajayan, J. M. Tour, Nature 2007, 447, 1066.
73. M. A. Rafiee, J. Rafiee, Z. Wang, H. Song, Z. Z. Yu, N. Koratkar, ACS Nano 2009, 3, 3884.
74. J. N: Coleman, U. Khan, W. J. Blau, Y. K. Gu ko, Carbon 2006, 44, 1624.
75. J. N. Coleman, M. Cadek, K. P. Ryan, A. Fonseca, J. B. Nagy, W. J. Blau, M. S. Ferreira, Polymer 2006, 47, 8556.
76. S. R. Bakshi, D. Lahiri, A. Agarwal, Int. Mater. Rev. 2010, 55, 41.
77. Y. L. Chen, B. Liu, Y. Huang, K. C. Hwang, J. Nanomater. 2011, 2011, 746029.
78. W. Bauhofer, J. Z. Kovacs, Comput. Sci. Technol. 2009, 69, 1486.
79. th Int. Conf. Comp. Materials, Kyoto 2007.
80. J. H. Du, J. Bai, H. M. Cheng, Express Polym. Lett. 2007, 1, 253.
81. C. Martin, J. Sandler, A. Windle, M. Schwarz, W. Bauhofer, K. Schulte, M. Shaffer, Polymer 2005, 46, 877.
82. B. K. Jang, Y. Sakka, S. K. Woo, J. Phys. Conf. Ser. 2009, 156, 012005.
83. Z. Fan, S. G. Advani, Polymer 2005, 46, 5232.
84. M. D. Haslam, B. Raeymaekers, Composites B 2014, 60, 91.
85. P. D. Bradford, X. Wang, H. Zhao, J. P. Maria, Q. Jia, Y. T. Zhu, Comput. Sci. Technol. 2010, 70, 1980.
86. A. B. Dalton, S. Collins, E. Munoz, J. M. Razal, V. H. Ebron, J. P. Ferraris, J. N. Coleman, B. G. Kim, R. H. Baughman, Nature 2003, 423, 703.
87. P. Fratzl, S. Weiner, Adv. Mater. 2010, 22, 4547.
88. B. Ji, H. Gao, Annu. Rev. Mater. Res. 2010, 40, 77.
89. Y. Liu, B. Xie, Z. Zhang, Q. S. Zheng, Z. Xu, J. Mech. Phys. Solids 2012, 60, 591.
90. H. L. Cox, Br. J. Appl. Phys. 1952, 3, 72.
91. X. L. Gao, K. Li, Int. J. Solids Struct. 2005, 42, 1649.
92. Y. J. Liu, X. L. Chen, Electron. J. Boundary Elem. 2003, 1, 316.
93. J. D. Eshelby, Proc. R. Soc. Lond. A 1957, 241, 376.
94. Z. Hashin, S. Shtrikman, J. Mech. Phys. Solids 1962, 10, 335.
95. B. Budiansky, J. Mech. Phys. Solids 1965, 13, 223.
96. J. N. Coleman, M. Cadek, R. Blake, V. Nicolosi, K. P. Ryan, C. Belton, A. Fonseca, J. B. Nagy, Y. K. Gunko, W. J. Blau, Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 791.
97. R. K. Everett, R. J. Arsenault, Metal Matrix Composites: Mechanisms and Properties, Academic Press, San Diego 1991.
98. M. K. Yeh, N. H. Tai, J. H. Liu, Carbon 2006, 44, 1.
99. K. Song, Y. Zhang, J. Meng, E. C. Green, N. Tajaddod, H. Li, M. L. Minus, Materials 2013, 6, 2543.
100. K. Liu, M. R. Piggott, Composites 1995, 26, 829.
101. A. Peigney, Nat. Mater. 2003, 2, 15.
102. J. W. Hutchinson, H. M. Jensen, Mech. Mater. 1990, 9, 139.
103. G. Yamamoto, K. Shirasu, T. Hashida, T. Takagi, J. W. Suk, J. An, R. D. Piner, R. S. Ruoff, Carbon 2011, 49, 3709.
104. G. D. Zhan, J. D. Kuntz, J. Wan, A. K. Mukherjee, Nat. Mater. 2003, 2, 38.
105. G. Yamamoto, M. Omori, T. Hashida, H. Kimura, Nanotechnology 2008, 19, 315708.
106. L. S. Walker, V. R. Marotto, M. A. Rafiee, N. Korathar, E. L. Corral, ACS Nano 2011, 5, 3182.
107. M. B. Bryning, D. E. Milkie, M. F. Islam, L. A. Hough, J. M. Kikkawa, A. G. Yodh, Adv. Mater. 2007, 19, 661.
108. H. Sun, Z. Xu, C. Gao, Adv. Mater. 2013, 25, 2554.
109. A. Cao, P. L. Dickrell, W. G. Sawyer, M. N. Ghasemi- Nejhad, P. M. Ajayan, Science 2005, 310, 1307.
110. K. H. Kim, Y. Oh, M. F. Islam, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 562.
111. nd edition, Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK 1988.
112. A. Emmerling, J. Fricke, J. Sol-Gel Sci. Technol. 1997, 8, 781.
113. R. Brezny, D. J. Green, Acta Metall. Mater. 1990, 38, 2517.
114. Y. Xu, K. Sheng, C. Li, G. Shi, ACS Nano 2010, 4, 4324.
115. X. Wang, Y. Zhang, X. Zhi, X. Wang, D. Tang, Y. Xu, Q. Weng, X. Jiang, M. Mitome, D. Goldberg, Y. Bando, Nat. Commun. 2013, 4, 2905.
116. M. Mecklenburg, A. Schuchardt, Y. K. Mishra, S. Kaps, R. Adelung, A. Lotnyk, L. Kienle, K. Schulte, Adv. Mater. 2012, 24, 3486.
117. L. A. Hough, M. F. Islam, P. A. Janmey, A. G. Yodh, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 168102.
118. M. S. Wang, J. Y. Wang, Q. Cheng, L. M. Peng, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1825.
119. A. E. Aliev, J. Oh, M. E. Kozlov, A. A. Kuznetsov, S. Fang, A. F. Fonseca, R. Ovalle, M. D. Lima, M. H. Haque, Y. N. Gartstein, M. Zhang, A. A. Zakhidov, R. H. Baughman, G. Stroke, Science 2009, 323, 1575.
120. N. Behabtu, C. C. Young, D. E. Tsentalovich, O. Kleinerman, X. Wang, A. W. K. Ma, E. A. Bengio, R. F. ter Waarbeek, J. J. deJong, R. E. Hoogerwerf, S. B. Fairchild, J. B. Ferguson, B. Maruyama, J. Kono, Y. Talmon, Y. Cohen, M. J. Otto, M. Pasquali, Science 2013, 339, 182.
121. J. R. Miller, Science 2012, 335, 1312.
122. Q. Zhang, J. Q. Huang, M. Q. Zhao, W. Z. Qian, F. Wei, ChemSusChem 2011, 4, 864.
123. Q. Zhang, J. Q. Huang, W. Z. Qian, Y. Y. Zhang, F. Wie, Small 2013, 9, 1237.
124. C. W. Lam, J. T. James, R. McCluskey, S. Arepalli, R. L. Hunter, Crit. Rev. Toxicol. 2006, 36, 189.
125. M. Pacurari, V. Castranova, V. Vallyathan, J. Toxicol. Environ. Health A 2010, 73, 378.
126. C. P. Firme, III, P. R. Bandaru, Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 2010, 6, 245.
127. Occupational Exposure to Carbon Nanotubes and Nanofibers (CIB 65), National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), Department of Health and Human Services, Publ. No., 2013, 145, p. 1.
128. K. Aschberger, H. J. Johnston, V. Stone, R. J. Aitken, C. L. Tran, S. M. Hankin, S. A. Peters, F. M. Christensen, Regul. Toxicol. Pharmacol. 2010, 58, 455.
129. K. Aschberger, H. J. Johnston, V. Stone, R. J. Aitken, S. M. Hankin, S. A. Peters, C. L. Tran, F. M. Christensen, Crit. Rev. Toxicol. 2010, 40, 759.
130. V. Castranova, P. A. Schulte, R. D. Zumwalde, ACC Chem. Res. 2013, 46, 642.
131. Y. Morimoto, M. Horie, N. Kobayashi, N. Shinohara, M. Shimada, ACC Chem. Res. 2013, 46, 770.
132. Y. Sato, A. Yokoyama, K. Shibata, Y. Akimoto, S. Ogino, Y. Nodasaka, T. Kohgo, K. Tamura, T. Akasaka, M. Udo, K. Motomiya, B. Jeyadevan, M. Ishiguro, R. Hatakeyama, F. Watari, K. Tohji, Mol. Biosyst. 2005, 1, 176.
133. P. A. Schulte, E. D. Kuempel, R. D. Zumwalde, C. L. Geraci, M. K. Schubauer-Berigan, V. Castranova, L. Hodson, V. Murashov, M. M. Dahm, M. Ellenbecker, Am. J. Ind. Med. 2012, 55, 395.
134. C. W. Lam, J. T. James, R. McCluskey, R. L. Hunter, Toxicol. Sci. 2004, 77, 126.
135. Using Nanomaterials at Work, Health and Safety Executive, Gov. UK 2013.
136. R. S. Ruoff, D. Qian, W. K. Liu, C. R. Phys. 2003, 4, 993.
137. K. Min, A. Barati Farimani, N. R. Aluru, Appl. Phys. Lett. 2013, 103, 263112.