碳纳米管增强铜基复合材料性能及产业化应用研究现状

碳纳米管（CNT）增强铜基复合材料作为一种新型金属基复合材料,在集成电路、航天航空、汽车运输等领域展现了广阔的应用前景。综述了碳纳米管增强铜基复合材料摩擦学、电学、热物理学等性能方面的研究及应用状况;分析了国内外产业化应用及其发展状况;指出了目前研究中存在的问题及其解决办法。     

碳纳米管增强铜基复合材料性能研究

采用球磨混料工艺,真空热压法烧结方法制备了碳纳米管/Cu复合材料,研究了该纳米复合材料组织与性能之间的关系,分析碳纳米管对Cu基复合材料组织和性能的影响规律。结果表明:随着复合材料碳纳米管含量的增加,复合材料的孔隙增多,复合材料的硬度和相对密度逐渐下降。     

碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

高强高导铜基材料是一类有着广阔应用前景的材料,将碳纳米管作为增强相来制备铜基复合材料可以满足其对于强度和导电性的要求。制备出性能优良的复合材料的关键是解决碳纳米管的均匀分散及其与铜基体的界面结合问题。介绍了目前碳纳米管增强铜基复合材料的制备工艺及其所取得的成绩,并展望了将来的发展方向。     

碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

本文针对碳纳米管增强铜基复合材料研究中的关键问题进行了综述。对碳纳米管增强铜基复合材料的制备技术进行了分类,总结了粉末冶金法、电化学法以及其他方法的研究进展,并强调了制备方法和复合材料性能之间的关系。分析了碳纳米管增强铜基复合材料的界面特征,并概述和总结了其力学性能、电学性能、热学性能、摩擦磨损性能等方面的研究进展和存在问题。指出改善复合材料的制备方法,获得分散均匀的碳纳米管且与铜基体结合良好的复合材料是提高其综合性能的关键。     

碳纤维增强铜基复合材料的性能研究

采用粉末冶金法制备了短碳纤维增强铜基复合材料。经对不同碳纤维含量试样的硬度及导电性能的测定，并在干摩擦的条件下研究了碳纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能，同时对磨损表面的微观结构进行观察来分析其磨损机理。实验结果表明，随着碳纤维含量的增加，该材料的硬度和耐磨性均有所增加，但其导电性有所下降。     

非连续增强铜基复合材料的研究现状

非连续增强铜基复合材料具有很高的导电、导热性能,以及优异的摩擦磨损特性和较高的高温力学性能,是导电、导热、耐磨、减摩等领域的理想材料。本文综述了非连续增强铜基复合材料的研究现状,介绍了该类材料的设计原理以及力学、摩擦磨损、导电导热等性能,回顾了材料的制备工艺,指出了各种工艺的优缺点,最后阐述了非连续增强铜基复合材料的发展方向。     

碳纳米管复合材料场发射性能研究现状

碳纳米管具有管径小、长径比高的结构以及物理化学性能稳定等优良特性,被认为是真空冷阴极场发射电子源和场发射平板显示理想的阴极材料。加之碳纳米管兼具有机械强度高、韧性好等出众的力学性能,使其成为复合材料的理想添加相,将其与其他材料复合,可以制备出具有更加出众性能的复合材料。近年来有关碳纳米管及其复合材料场发射研究已成为一个备受关注的热点。概述了阴极场发射理论以及与碳纳米管场发射相关的几种场发射物理机制,介绍了碳纳米管复合场发射阴极的研究现状及制备方法,最后对碳纳米管复合阴极场发射的发展前景进行了展望。     

碳纳米管增强环氧树脂复合材料阻尼性能的研究

采用热压成型法制备出碳纳米管环氧树脂复合材料,并对其分散性能和阻尼性能进行了研究。扫描电镜(SEM)分析表明,通过超声振荡处理和分散剂辅助处理可以将碳纳米管较好地分散在环氧树脂基体材料中。采用自由振动对数衰减率法和动态热机械分析仪(DMTAⅤ)对复合材料的阻尼性能进行了测试,结果表明,在环氧树脂基体中加入碳纳米管能够提高复合材料的阻尼性能,并且随着碳纳米管质量分数的增加,复合材料的阻尼性能不断增强,掺加直径为10~20nm的碳纳米管比掺加直径为30~50nm的碳纳米管能更大地提高复合材料的阻尼性能。     

碳纳米管的表面改性及在铜基复合材料中的应用

对碳纳米管进行表面改性,能够显著提高碳纳米管的表面活性、分散稳定性及与基材的结合性,提高其在复合材料中的增强效果。以电化学制备石墨烯量子点(GQDs)作为分散剂和交联剂,对多壁碳纳米管表面(MWCNTs)进行非共价键改性得到MWCNTs/GQDs复合材料。并将改性后的MWCNTs/GQDs复合材料与商品化超细铜粉进行复合,得到具有良好导电性和抗氧化性的铜基复合材料(MWCNTs/GQDs/Cu)。结果表明,水溶液中,GQDs通过π-π键吸附在MWCNTs表面,使MWCNTs的稳定浓度高达1.0 g/L。3.0%(质量分数)的MWCNTs/GQDs复合材料与商品化超细铜粉复合后,其电导率提高5.67%IACS,抗氧化温度提高53.0℃。     

铜基复合材料的研究现状

综述了目前SiC颗粒、碳纤维和SCS-6 SiC连续纤维增强铜基复合材料的研究现状,介绍了其制备技术及存在的问题,并指出了今后的研究重点和发展方向.     

碳纳米管增强金属基复合材料电学性能研究进展

碳纳米管(CNTs)具有极高的力学性能、优异的导电和导热性能,被视为理想的复合材料增强相。CNTs增强复合材料已成为一个极为重要的研究领域。然而,由于CNTs与金属基体间相容性、增强体空间分布难以控制、CNTs本身载流量高而电导率相对较低等,CNTs增强金属基复合材料尚未展现出对金属基体电学性能的显著提升,或者无法有效兼顾电学性能和力学性能,整体研究仍处于起步阶段。鉴于此,从预处理、制备方法和电学机制分析等方面概述了CNTs增强金属基复合材料电学性能的研究现状,并展望了该领域的未来发展趋势。      

碳纳米管增强金属基复合材料混料工艺的研究现状

综述了目前制备碳纳米管增强金属基复合材料混料工艺的研究进展,分析了混料工艺对碳纳米管分散均匀性的影响,指出了碳纳米管增强金属基复含材料混料工艺的发展方向.     

碳纳米管表面处理及其在铜基复合材料中的应用

碳纳米管因特殊结构带来的优异性能而被海内外学者广泛关注,以碳纳米管为增强相制备铜基复合材料是使铜基导体同时具有高强度和高导电性能的有效途径。然而,由于碳纳米管表面能高、表面反应活性低,碳纳米管/铜复合材料制备的过程中存在增强体分散性差和界面结合强度弱两大问题,从而阻碍了复合材料高性能的实现。在碳纳米管/铜复合材料的制备过程中,采用适当的方法对碳纳米管进行表面处理能改变碳纳米管的表面结构和反应活性,在改善碳纳米管的分散性的同时增强碳纳米管与铜基体的界面结合,从而提高碳纳米管的增强效率,保证复合材料良好的综合性能。然而,表面处理过程可能会破坏碳纳米管的结构完整性,影响碳纳米管的本征性能,进而影响其增强效果,或可能在基体中引入其他杂质,影响复合材料的导电和导热性能。因此,在进行表面处理时应综合考虑其对碳纳米管结构性能及复合材料增强作用的影响。近年来,研究者们通过优化碳纳米管表面处理工艺突破了碳纳米管/铜复合材料在制备过程的难点,在保证铜基体优异的导电、导热性能的同时,大幅提高了碳纳米管/铜复合材料的力学性能。碳纳米管表面处理工艺类型大致可分为机械球磨、化学表面改性、表面镀层和联合表面处理四类。传统的机械球磨表面处理对碳纳米管的结构破坏较大;化学表面改性又分为共价表面改性和非共价表面改性,非共价表面改性在保持碳纳米管完整的管状结构和优异性能的同时,提高了碳纳米管在溶液中的分散性,但用于复合材料制备时会给基体引入有机杂质,影响复合材料性能;共价表面改性和表面镀层是铜基复合材料制备过程中最为常用和有效的表面处理方法,其能够在提高碳纳米管在基体中的分散性能的同时改善碳纳米管表面的反应活性,从而形成碳纳米管和铜基体之间强度较高的反应结合界面,实现碳纳米管/铜复合材料高强高导的综合性能。此外,可通过综合利用各种表面处理方法,结合各表面处理工艺的优势,获得更为优异的改性效果。本文从碳纳米管表面处理工艺的基本类型以及碳纳米管表面处理对铜基复合材料结构和性能的影响两方面阐述了碳纳米管表面处理在铜基复合材料中的应用和研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。     

碳纤维增强铜基复合材料研究进展

本文综述了碳纤维在铜基复合材料中的作用及其表面处理技术的发展现状。总结了近年来碳纤维表面改性方法以及存在的主要问题,分析了碳纤维对铜基复合材料组织的形成及其性能的影响。最后展望了碳纤维的发展前景。     

石墨烯增强铜基复合材料研究进展

铜(Cu)基复合材料具有优异的力学、热学、电学及耐磨和耐腐蚀等性能,广泛应用于各种工业技术领域。石墨烯(Graphene,Gr)具有二维平面结构和优异的综合性能,是金属基复合材料理想的增强相。石墨烯增强铜基复合材料拓展了铜及其合金的应用范围,适当的制备方法可以使其在保持优异导电导热性能的同时拥有更好的力学性能。石墨烯在铜基体中的存在形式主要以还原氧化石墨烯、石墨烯纳米片或与金属氧化物/碳化物纳米颗粒连接,旨在增强两者之间的界面结合。因此,石墨烯在铜基体中的结构完整性及存在形式直接影响了其性能的优劣。本文综述了Cu/Gr复合材料的制备及模拟方法、复合材料的性能评价及力学性能与功能特性的相互影响规律。指明Cu/Gr复合材料的发展关键在于：(1)分散性与界面结合;(2)三维石墨烯结构的构建;(3)界面结合对力学性能与功能特性的影响及两者间的相互协调。     

石墨烯增强铜基复合材料研究进展

石墨烯是一种新兴的二维碳纳米材料,具有良好的力学、导电以及润滑性能,是铜基复合材料中最具潜力的增强体.本文综述了石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺,详细分析并归纳了石墨烯增强铜基复合材料的界面结构对于复合材料力学性能的影响及增强机制,总结了石墨烯增强铜基复合材料摩擦学行为研究的最新进展,并深入阐述了石墨烯增强铜基复合材料...     

颗粒增强铜基复合材料研究进展

颗粒增强铜基复合材料在基本保持金属铜优良导电和导热性能的基础上大大提高了铜基复合材料的强度和耐磨性,是一种具有良好发展前景的复合材料.回顾了近年来颗粒增强铜基复合材料的增强相和制备方法的发展,并指出了今后研究发展的方向.     

不同粒度SiCP增强铜基复合材料拉伸性能及断裂机制的研究

以不同粒度SiCP和电解铜粉为原料,采用粉末冶金工艺制备了SiCP增强Cu基复合材料.研究了SiCP和基体铜粉粒度的变化对材料拉伸性能和断裂机制的影响.结果表明,在基体铜粉粒度为44μm时,10μm的SiCP增强复合材料的抗拉强度达到最大值,为265.7MPa,其断裂机制是以Cu-SiC界面处基体撕裂为主,而当SiCP粒度为2μm时,由于分散不均匀、团聚等原因使得材料强度降低.大粒度SiCP(＞10μm)增强复合材料由于界面面积有限和增强颗粒间距过大,使得增强效果有限,其断裂机制是以Cu-SiC界面脱粘和SiCP解理开裂为主.实验证实了在SiCP增强铜基复合材料中基体和增强颗粒粒度存在着最佳配比关系可使复合材料达到最佳增强效果.     

原位形变铜基复合材料研究现状

原位形变铜基复合材料是一类具有广阔应用前景的高性能功能材料.由于其具有良好的高强度、高导电率匹配关系,受到国内外的广泛研究.从不同最终形变工艺、热稳定性、强化机理及导电机理等方面对凝固/形变法制备原位形变铜基复合材料的国内外研究现状进行综述,并指出这类材料的发展趋势.     

金刚石粒度对颗粒增强铜基复合材料性能影响的研究

使用高压方法制备了高致密性金刚石颗粒增强铜基复合材料,研究了增强相金刚石颗粒粒度对复合材料性能的影响。对复合材料的致密度、成分、硬度以及热导率等方面的影响进行表征。研究结果表明使用高压方法可以有效提高复合材料致密度和样品纯净度,样品的相对密度在97.07%~99.85%之间;随着金刚石颗粒粒度的减小,复合材料的硬度而升高,热导率略有下降。布氏硬度在53~68.0HB之间;热导率在310~320 W/(m·K)之间。高压方法为制备复合材料提供了新手段和思路。