一种碳纳米管增强的铜基块体非晶合金复合材料(英文)

采用热压成型法制备碳纳米管增强的Cu50Zr40Ti10非晶合金复合材料,并研究碳纳米管添加量对其密度、热导率和力学性能的影响。结果发现,随着碳纳米管含量的增加,块体非晶合金复合材料的密度和抗压强度都降低;当碳纳米管的含量少于0.1%或超过0.6%时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增加而降低,然而,当碳纳米管的含量介于0.1%和0.6%之间时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增多而增大;当碳纳米管的含量少于1.0%时,块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显得到提高,并随着碳纳米管含量的进一步增加块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显下降。综合各种性能得出,碳纳米管的添加量少于0.2%为宜。     

MWCNTs/PDCHVT复合材料性能及形状记忆行为研究

通过溶液共混的方法,制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)含量分别为1%、3%、5%的MWCNTs与聚乙烯基对苯二甲酸二环己酯(PDCHVT)复合材料,并通过试验研究了MWCNTs含量对复合材料的储能模量、力学性能、形状记忆回复速度和回复应力的影响。结果表明,MWCNTs的加入,提高了PDCHVT片材的储能模量、断裂拉伸应力。当MWCNTs的含量为3%时,MWCNTs/PDCHVT片材具有最大的拉伸应力和伸长率。MWCNTs的加入,提高了PDCHVT纤维的形状记忆回复速度和形状记忆回复应力。当MWCNTs的含量为3%时,形状记忆性能最好。     

碳纳米管-导电聚合物复合材料与电化学储能

介绍了本研究组近年在电化学合成碳纳米管-导电聚合物多孔复合材料薄膜及其电化学电容性能和材料结构方面的主要研究结果.酸氧化制备表面带羟、羧基团的碳纳米管中性或弱酸性悬浊液,在其中溶入导电聚合物单体后,视情况决定是否添加电解质电解,在阳极上共沉积出复合材料薄膜,其电化学电容超过3 F·cm-2(vs.电极表观面积).考察各种实验结果,提出5种纳米管-聚合物相互作用机理及其对改善材料电化学电容性能的贡献.     

弥散强化铜中碳纳米管和氧化钇的协同强化机制

采用固液掺杂结合放电等离子体烧结法制备了Y₂O₃和CNT两种增强相材料协同强化Cu基复合材料。研究了不同含量增强相对复合材料力学性能和物理性能的影响，并研究了氧化钇和碳纳米管颗粒的协同强化机制。结果表明：Y₂O₃具有弥散强化作用，在烧结过程中阻碍了铜晶粒的生长，并对位错运动起到钉扎作用，可提高复合材料的强度；碳纳米管对复合材料导电性能的提升起着重要作用；Cu-0.9 vol%Y₂O₃-0.9 vol%CNT复合材料的综合性能最佳，导电率达到92.43%IACS,硬度、抗拉强度和伸长率分别为107.25 HV0.1、182.29 MPa和20.93%。复合材料的强化机制主要为奥罗万机制、细晶强化、热失配强化和载荷转移强化。     

碳纳米管-银复合材料的制备工艺和电导率

采用粉末冶金方法制备碳纳米管-银复合材料,研究了制备工艺、碳纳米管含量对碳纳米管-银基复合材料密度、硬度、抗弯强度、电导率的影响.结果表明:采用复压烧结,烧结温度为700℃时,复合材料的性能较好;碳纳米管和银的弱界面结合,使得碳纳米管对复合材料的强化效果不明显;当碳纳米管的体积含量大于10%时,碳纳米管在晶界上发生偏聚,碳纳米管-银界面对电子产生散射,导致复合材料的电阻率迅速增加.     

SPS合成碳纳米管增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结法(SPS)原位合成了多壁碳纳米管(CNTS)增强Nb/Nb_5Si_3复合材料,研究了不同含量的碳纳米管对Nb/Nb_5Si_3复合材料的组织和性能的影响。研究表明:Nb/Nb5Si3复合材料的相组成主要为Nb、α-Nb_5Si_3和γ-Nb5_Si_3,当CNTS加入量达到2%(质量分数)时开始出现了新相Nb_4C_3。复合材料的力学性能(抗压缩强度、断裂韧性)随着碳纳米管含量的增加而增加,加入2%CNTs时达到最大值,抗压缩强度和断裂韧性提高幅度分别达到56%、31%;随后加入3%CNTs时,抗压缩强度和断裂韧性都有所降低。复合材料断口的扫描电镜照片表明,复合材料的断裂模式主要为脆性解理断裂并有部分沿晶断裂,复合材料的增韧化作用主要是由于碳纳米管的拔出效应和桥联机制。     

碳纳米管对压铸ZM5镁基复合材料组织与性能的影响

利用压铸工艺制备了含碳纳米管的ZM5镁基复合材料试样。研究了碳纳米管含量对镁合金熔体的压铸特性和力学性能的影响。使用金相显微镜观察了加入碳纳米管后复合材料的金相组织及晶粒尺寸,在扫描电镜下观察了碳纳米管的分布状态。结果表明,加入少量碳纳米管对压铸母合金成形性能没有影响。当碳纳米管加入量达到1.3%时,ZM5镁基复合材料压铸试样的抗拉强度达到最大值,为190MPa。当碳纳米管加入量为1.1%时,压铸镁基复合材料试样具有最大的伸长率,为6.25%。在碳纳米管加入量为1.5%时,压铸镁基复合材料试样的硬度(HV)达到最大值,为95.2。     

有电磁干扰屏蔽功能和导热性的铝粉片填充的传导塑料

用快速凝固工艺可获得特殊性能的细小铝粉,将这种铝粉添加到塑料中,就使塑料变成了能导电和导热的传导复合材料。在塑料中添加金属填料不是新的设想,然而,细薄铝粉片作为填料比传统上选择的铝粉有很多优点。细薄铝粉片的纵厚比比铝粉的纵厚比大,前者为40:1,后者为3:1。纵厚比大时,在较少量铝粉的聚合物基体内能建立起传导网络,并且比传统的铝粉聚合物复合材料有更好的传导性。用细薄铝粉片制成的传导塑料复合材料具有金属的性能,而且工艺简单,可进行任何造型,成本费用不高。传导塑料的两个主要应用领域是作电磁干扰屏蔽材料和导热材料。本文讨论了用快速凝固技术生产细薄粉片,传导复合材料对填料的要求,这种复合材料的生产工艺以及用细薄铝粉片填充的复合材料的两种应用领域。     

复合材料硅/无定形碳/碳纳米管作为锂离子电池负极材料

通过高温裂解酚醛树脂混合纳米硅和碳纳米管,得到硅/无定形碳/碳纳米管复合材料,研究了硅含量对该复合材料充放电性能和电池容量的影响。结果表明,该复合材料与硅/无定形碳复合材料相比,首次充放电效率提高到80%;硅含量30%和40%的该复合材料既具有很高的容量,又具有较好的循环性能。     

稀土La对Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料,采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响。结果表明:添加0.05%的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布,从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度。烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降,当La的质量分数为0.10%时,Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3%IACS。     

具有氧化还原活性的杂化电泳涂料制备及其性能研究

目的 通过简单共混的方式在聚合物涂层中引入苯胺四聚体/碳纳米管（TC）复合材料,依靠复合材料本身的电化学活性,在金属表面形成钝化层,以此来改善涂层防腐性能。方法 以甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DMAEMA）、N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、丙烯酸异辛酯（EHA）和苯乙烯（St）为原料,制备阴极电泳涂料。同时依靠π—π等相互作用,制备苯胺四聚体/碳纳米管复合材料,并将其引入上述电泳涂料中,通过电沉积在金属表面制备涂层。结果 电化学测试结果表明,当碳纳米管（CNTs）的添加量为苯胺四聚体（TANI）的0.5倍时,复合材料电化学活性最佳。当pH>4时,TANI电化学活性消失,而TC依旧保持一定的电化学活性。超景深显微镜照片表明,随着复合材料的添加量增多,团聚现象明显,当添加量为树脂质量的3%时,分散性最佳。极化曲线也表明,复合材料添加量为树脂的3%时所得涂层防腐性能最优。结论 制备的复合材料在宽的pH条件下均存在氧化还原活性。将其加入电泳涂料后,提升了涂料的防腐蚀性能,所得的涂层光滑平整。     

碳纳米管和碳化硅对铜混合纳米复合材料显微组织和干滑动磨损行为的影响（英文）

研究了多壁碳纳米管和碳化硅包覆铜增强铜基混合纳米复合材料的显微组织和摩擦性能。碳纳米管含量为1%~4%,碳化硅含量固定在4%。铜杂化纳米复合材料的合成过程包含球磨、冷压、烧结,随后热压。对混合纳米复合材料进行了密度、晶粒尺寸和硬度测试。在不同载荷条件下,在销-钢盘摩擦仪上采用干滑动磨损评估纳米复合材料的摩擦性能。结果表明,与纯铜相比,混合纳米复合材料的晶粒尺寸明显减小,4%碳纳米管增强杂化纳米复合材料的显微硬度提高了80%。混合纳米复合材料中碳纳米管含量的增加导致材料的摩擦因数和磨损率降低。     

复合材料硅/无定形础碳纳米管作为锂离子电池负极材料

通过高温裂解酚醛树脂混合纳米硅和碳纳米管,得到硅/无定形碳/碳纳米管复合材料,研究了硅含量对该复合材料充放电性能和电池容量的影响.结果表明,该复合材料与硅/无定形碳复合材料相比,首次充放电效率提高到80%;硅含量30%和40%的该复合材料既具有很高的容量,又具有较好的循环性能.     

碳纳米管增强铜基复合材料的制备技术研究

高强度高导电铜基材料是一种应用广泛的功能材料,而将碳纳米管作为增强相来制备铜基复合材料可望得到性能优良的高强度高导电材料。碳纳米管的分散性以及与铜基体的界面结核性是制备具有优良性能材料的关键,介绍了对碳纳米管进行表面处理的方法并提出采用区域熔炼法来制备碳纳米管增强铜基复合材料的工艺,通过前期实验证明该工艺可以改善碳纳米管与铜基体的结合性。     

碳纳米管增强铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能

采用粉末冶金常压烧结与高温模压和热挤压相结合的工艺制备了碳纳米管增强铝基复合材料,以探索复合材料的低成本制备技术。采用扫描电镜、万能材料试验机和摩擦磨损试验机研究了碳纳米管的添加量对复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着碳纳米管含量的增加（质量分数0～2％）,复合材料的硬度逐渐升高,抗拉强度先升高后下降。当碳纳米管含量为1．5％时抗拉强度达370 MPa,硬度和抗拉强度分别比纯铝提高了433％和236％。当碳纳米管含量为2％时,复合材料的摩擦因数和磨损量分别比纯铝降低了63％和14％。     

铝合金及铝基复合材料导电性能的研究进展

有效提高铝合金及铝基复合材料的导电性能与力学性能是将它们应用于电工、电子领域的关键。在分析铝合金导电性能影响因素的基础上,评述了稀土处理、硼化处理及加工工艺优化等传统改善铝合金导电性能的研究现状。基于碳纳米管及石墨烯优异的性能,介绍了二者增强的铝基复合材料在导电性能与力学性能方面的研究进展及其存在的问题,归纳了提高铝基复合材料导电性能的途径。     

混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料制备与性能

本文以碳纳米管（CNTs）和TiB2颗粒作为增强相,首先利用球磨、表面吸附和热压烧结相结合技术制备具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,改善了CNTs在铜基复合材料中易团聚问题。CNTs/Cu复合材料的致密度和导电率随CNTs含量增加而降低,抗拉强度和伸长率随CNTs含量增加先升高后降低,当含量为0.1 wt.%时综合性能最优,致密度、导电率和抗拉强度分别为97.57%、91.2 %IACS和252 MPa。而球磨后热压烧结的1 wt.% TiB2/Cu复合材料致密度、导电率和抗拉强度分别为97.61%、58.3 %IACS和436 MPa。在此基础上,将TiB2颗粒原位引入到具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,制备获得混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料。相比单一CNTs（或TiB2）增强铜基复合材料,(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的强度提升显著。其中,(0.1 wt.% CNTs+1 wt.% TiB2)/Cu复合材料的导电率和抗拉强度分别为56.4 %IACS和531 MPa,相比1 wt.% TiB2/Cu,其导电率仅降低3.3%,而抗拉强度则升高21.8%。这主要归因于片层间CNTs可起承担和传递载荷作用,同时片层间弥散分布的TiB2颗粒可以钉扎位错,两种强化机制共同作用使(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的抗拉强度显著提升。     

银基系列电接触复合材料的研发与应用

银基电接触复合材料具有优异的电接触性能,在低压电器、汽车电器和家用电器等行业有广泛的应用。从银基系列电接触复合材料的物理、力学、电学及加工性能等应用要求出发,介绍了银基系列电接触复合材料的制备方法、种类、性能、特点及应用领域,阐述了在已有的银基电接触材料中添加第三组元,改善银基系列电接触复合材料性能的情况。同时介绍了Ag-碳纳米管、Ag-导电陶瓷、Ag-石墨烯等新型银基电接触复合材料的性能、特点及应用领域。     

HDPE/TiB_2-CB导电复合材料组织与性能研究

采用熔体共混法制备了高密度聚乙烯/二硼化钛-炭黑导电复合材料。研究了少量CB（炭黑）对HDPE/TiB2-CB复合材料室温电阻率、正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）效应和热循环稳定性的影响,并对HDPE/TiB2-CB复合材料的PTC效应随CB含量的变化原因进行了探讨。结果表明,加入少量CB明显降低了TiB2的填充量,由50%降为30%（质量分数,下同）。HDPE/TiB2-CB复合材料中CB含量为3%、TiB2含量为27%时复合材料的PTC强度达7,室温电阻率仅为1.25Ω.m,经过多次热循环后PTC效应仍然稳定。当CB含量超过6%时,室温电阻率稍有降低,但PTC强度迅速降到3.5以下。SEM分析表明CB对TiB2及CB在基体中形成导电通道影响明显。     

多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金的显微组织和干滑动磨损行为（英文）

通过粉末冶金技术制备多壁碳纳米管(MWCNTs)增强的Cu-Sn合金纳米复合材料。CNTs的质量分数从0以0.5%的增量逐步增加到2%,研究纳米复合材料的密度、硬度、电导率和摩擦磨损行为。结果表明:纳米复合材料的密度随CNTs含量的增加而降低;添加CNTs能显著提高纳米复合材料的硬度;相对于没有增强的合金,纳米复合材料具有低的摩擦因数和更好的耐磨性。当外加负载为5 N时,与Cu-Sn合金相比,含量为2%的多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金纳米复合材料的摩擦因数和磨损量分别降低了72%和68%。报道了复合材料磨损表面的磨损机理。此外,合金的电导率随CNTs含量的增加而降低。