The coefficient of thermal expansion (CTE) of peapod-derived double-walled carbon nanotubes and their host empty single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) was determined using Raman spectroscopy. This was performed by measuring the dependence of Raman band frequency of the nanotubes in epoxy resin matrix composites and considering the effects of both the strain and temperature on the Raman bands. Both types of nanotubes show positive thermal expansion at room temperature of around +2 × 10−5 K−1, and the CTE of the SWCNTs was unaffected by the introduction of the inner wall nanotubes. It was also demonstrated that the temperature-induced Raman band shifts can be used to determine both the CTE and glass transition temperature of the matrix polymers.

1.
H.
Jiang
,
B.
Liu
,
Y.
Huang
, and
K. C.
Hwang
,
J. Eng. Mater. Technol.
126
,
265
(
2004
).
2.
J.-W.
Jiang
,
J.-S.
Wang
, and
B.
Li
,
Phys. Rev. B
80
,
205429
(
2009
).
3.
Y. K.
Kwon
,
S.
Berber
, and
D.
Tománek
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
015901
(
2004
).
4.
P. K.
Schelling
and
P.
Keblinski
,
Phys. Rev. B
68
,
035425
(
2003
).
5.
M.
Abe
,
H.
Kataura
,
H.
Kira
,
T.
Kodama
,
S.
Suzuki
,
Y.
Achiba
,
K.
Kato
,
M.
Takata
,
A.
Fujiwara
,
K.
Matsuda
, and
Y.
Maniwa
,
Phys. Rev. B
68
,
041405
(
2003
).
6.
Y.
Maniwa
,
R.
Fujiwara
,
H.
Kira
,
H.
Tou
,
H.
Kataura
,
S.
Suzuki
,
Y.
Achiba
,
E.
Nishibori
,
M.
Takata
,
M.
Sakata
,
A.
Fujiwara
, and
H.
Suematsu
,
Phys. Rev. B
64
,
241402
(
2001
).
7.
M. S.
Dresselhaus
,
A.
Jorio
,
M.
Hofmann
,
G.
Dresselhaus
, and
R.
Saito
,
Nano Lett.
10
,
751
(
2010
).
8.
S. S.
Chen
,
A. L.
Moore
,
W. W.
Cai
,
J. W.
Suk
,
J. H.
An
,
C.
Mishra
,
C.
Amos
,
C. W.
Magnuson
,
J. Y.
Kang
,
L.
Shi
, and
R. S.
Ruoff
,
ACS Nano
5
,
321
(
2011
).
9.
C. A.
Cooper
,
R. J.
Young
, and
M.
Halsall
,
Composites, Part A
32
,
401
(
2001
).
10.
Z.
Li
,
R. J.
Young
, and
I. A.
Kinloch
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
5
,
456
(
2013
).
11.
D.
Yoon
,
Y. W.
Son
, and
H.
Cheong
,
Nano Lett.
11
,
3227
(
2011
).
12.
L.
Deng
,
R. J.
Young
,
S. v. d.
Zwaag
, and
S.
Picken
,
Polymer
51
,
2033
(
2010
).
13.
S.
Cui
,
I. A.
Kinloch
,
R. J.
Young
,
L.
Noé
, and
M.
Monthioux
,
Adv. Mater.
21
,
3591
(
2009
).
14.
X.
Yang
and
R. J.
Young
,
Composites
25
,
488
(
1994
).
15.
C. C.
Kao
and
R. J.
Young
,
Compos. Sci. Technol.
64
,
2291
(
2004
).
16.
M. S.
Dresselhaus
,
G.
Dresselhaus
,
A.
Jorio
,
A.
Souza
, and
R.
Saito
,
Carbon
40
,
2043
(
2002
).
17.
F.
Ding
,
Z.
Xu
,
B. I.
Yakobson
,
R. J.
Young
,
I. A.
Kinloch
,
S.
Cui
,
L.
Deng
,
P.
Puech
, and
M.
Monthioux
,
Phys. Rev. B
82
,
041403
(
2010
).
18.
Z.
Xu
,
H.
Li
,
K.
Fujisawa
,
Y. A.
Kim
,
M.
Endo
, and
F.
Ding
,
Nanoscale
4
,
130
(
2012
).
19.
See supplemental material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4864056 for orientation determination, DSC curves of the nanocomposites, and in-situ Raman characterizations of epoxy/alumina fiber composites.
20.
L.
Deng
,
S. J.
Eichhorn
,
C. C.
Kao
, and
R. J.
Young
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
3
,
433
(
2011
).
21.
A.
Bassil
,
P.
Puech
,
L.
Tubery
,
W.
Bacsa
, and
E.
Flahaut
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
173113
(
2006
).
22.
S. B.
Cronin
,
Y.
Yin
,
A.
Walsh
,
R. B.
Capaz
,
A.
Stolyarov
,
P.
Tangney
,
M. L.
Cohen
,
S. G.
Louie
,
A. K.
Swan
,
M. S.
Ünlü
,
B. B.
Goldberg
, and
M.
Tinkham
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
127403
(
2006
).
23.
H. D.
Li
,
K. T.
Yue
,
Z. L.
Lian
,
Y.
Zhan
,
L. X.
Zhou
,
S. L.
Zhang
,
Z. J.
Shi
,
Z. N.
Gu
,
B. B.
Liu
,
R. S.
Yang
,
H. B.
Yang
,
G. T.
Zou
,
Y.
Zhang
, and
S.
Iijima
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
2053
(
2000
).
24.
N. R.
Raravikar
,
P.
Keblinski
,
A. M.
Rao
,
M. S.
Dresselhaus
,
L. S.
Schadler
, and
P. M.
Ajayan
,
Phys. Rev. B
66
,
235424
(
2002
).
25.
Y.
Zhang
,
L.
Xie
,
J.
Zhang
,
Z.
Wu
, and
Z.
Liu
,
J. Phys. Chem. C
111
,
14031
(
2007
).
26.
M.
He
,
E.
Rikkinen
,
Z.
Zhu
,
Y.
Tian
,
A. S.
Anisimov
,
H.
Jiang
,
A. G.
Nasibulin
,
E. I.
Kauppinen
,
M.
Niemelaü
, and
A. O. I.
Krause
,
J. Phys. Chem. C
114
,
13540
(
2010
).
27.
L.
Song
,
W.
Ma
,
Y.
Ren
,
W.
Zhou
,
S.
Xie
,
P.
Tan
, and
L.
Sun
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
121905
(
2008
).
28.
D. D.
Ragan
,
R.
Gustavsen
, and
D.
Schiferl
,
J. Appl. Phys.
72
,
5539
(
1992
).
29.
R. J.
Young
,
J. Microsc (Oxford, U.K.)
185
,
199
(
1997
).
30.
Y.
Yosida
,
J. Appl. Phys.
87
,
3338
(
2000
).
31.
C.
Li
and
T. W.
Chou
,
Phys. Rev. B
71
,
235414
(
2005
).
32.
X.
Yan
,
T.
Itoh
,
Y.
Kitahama
,
T.
Suzuki
,
H.
Sato
,
T.
Miyake
, and
Y.
Ozaki
,
J. Phys. Chem. C
116
,
17897
(
2012
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.