碳纳米管增韧超细Ti(C|N)基金属陶瓷

Ti(C,N)基金属陶瓷的低韧性限制了其广泛应用于切削刀具领域。为探究碳纳米管对超细Ti(C,N)基金属陶瓷断裂韧性的影响,采用化学镀工艺在碳纳米管表面镀Ni,采用粉末冶金法真空烧结制备了不同碳纳米管含量的超细Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了不同含量镀镍和未镀镍的碳纳米管对Ti(C,N)金属陶瓷组织和断裂韧性的影响。扫描电镜照片表明 , 添加CNTs后,组织中出现无芯晶粒及微孔洞。压痕法测试断裂韧性的结果表明,纳米管的加入使超细Ti(C,N)金属陶瓷的断裂韧性提高 29. 4 %～62. 7 % , 碳纳米管增韧机制为裂纹偏转和桥接增韧、无芯晶粒增韧及微孔洞增韧。此外,随着碳纳米管含量的增加,超细CNTs/Ti(C,N)金属陶瓷复合材料的相对密度和硬度均有轻微下降。添加镀镍和未镀镍碳纳米管对超细Ti(C,N)金属陶瓷都具有很好的增韧作用。     

新型一步法包裹Ni制备磁性碳纳米管

采用柠檬酸络合法制得不同Ni含量的Ni/MgO催化剂,然后将其应用到气相沉积(CVD)过程中制备磁性碳纳米管(CNTs)。碳管在生长过程中原位包裹磁性Ni金属氧化物颗粒进入管内,从而一步制得了磁性CNTs。将制得的磁性CNTs采用透射电子显微镜、电子扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、低温N2吸附仪和振动样品磁强计等手段进行表征。结果表明:通过一步法可以成功地原位包裹Ni制得CNTs,且所得CNTs具有较强磁性,碳管表面引入功能化基团和具有较大的比表面积。     

碳纳米管化学镀镍及镍层形貌控制研究

利用胶体钯溶液对碳纳米管(CNTs)进行活化处理,再采用化学镀的方法在碳纳米管表面沉积金属镍镀层,得到镀镍碳纳米管(Ni/CNTs)。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和分光光度法对Ni/CNTs和镀液进行表征,分析了镍镀层形成的热力学条件与过程。结果表明:CNTs化学镀镍层为非晶态；CNTs浓度及反应温度对Ni²⁺沉积速率无明显影响；NaOH和NaH₂PO₂浓度与Ni²⁺沉积速率呈线性关系；镍镀层生长符合球形融合模型,通过改变CNTs浓度,可对镀层形貌进行有效调控。     

化学镀镍碳纳米管的制备及其电磁学和吸波性能研究

首先对碳纳米管(CNTs)进行纯化、敏化、活化预处理,然后利用化学镀方法在其表面沉积金属镍而制备出镀镍碳纳米管(M-CNTs)。SEM、TEM、EDS、XRD和DSC等综合表征结果表明,通过化学镀工艺,在CNTs表面均匀连续的镀覆了一层厚度约为20nm的非晶态镍镀层,且碳纳米管的分散性得到了改善,更有利于用于复合材料领域。原料碳纳米管和镀镍碳纳米管的电磁学性能的对比研究结果表明,M-CNTs的电导率较CNTs有所降低,这也间接反映了镍镀层在CNTs表面的形成;在4～18GHz内,M-CNTs的ε′、ε″、μ和μ″4个电磁参数均较CNTs均有所增加。在此基础上,进一步以M-CNTs为吸波剂,聚氨酯(PU)为粘结剂,制备了PU/M-CNTs吸波涂料,对其吸波性能的研究结果表明,PU/M-CNTs吸波涂料的吸波效果明显受涂层厚度影响,在1.0～2.0mm的范围内,随着涂层厚度的逐渐增大,其吸收峰逐渐向低频移动,且低频段的吸波效果得以加强,高频段的吸波效果有所减弱。     

聚苯胺/石墨/碳纳米管复合热电材料的制备与表征

以石墨(G)含量为30%的高氯酸掺杂态聚苯胺(HClO4-PANI)为基体,掺入适量碳纳米管(CNTs),通过溶液共混合、机械球磨和冷压成型制备出聚苯胺/石墨/碳纳米管(HClO4-PANI/G/CNTs)复合热电材料。通过扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)和热电仪(ZEM)等对复合材料的结构和性能进行了表征。实验结果表明,HClO4-PANI/G/CNTs复合材料中各组分均匀地复合在一起,其ZT值随着CNTs含量的增加而先升高后降低。在90℃时,碳纳米管含量为7%的HClO4-PANI/G/CNTs复合材料的ZT值最高可达2.43×10-3,高于相同条件下石墨含量为37%的HClO4-PANI/G复合材料,比30%石墨含量的HClO4-PANI/G提高了7倍,比HClO4-PANI提高了3个数量级。     

微波多元醇法制备单分散Ni1-xZnxFe2O4/MWCNTs与磁性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为模板,三乙二醇(TREG)为溶剂,采用微波多元醇法制备MWC-NTs负载组成可控的Ni1-xZnxFe2O4(x=0.4、0.5、0.6)纳米复合材料Ni1-xZnxFe2O4/MWCNTs。其结构和形貌通过XRD、SEM、TEM和EDX进行表征,用VSM测试样品的磁性,并探讨了微波功率、微波时间对镍锌铁氧体负载的影响。结果表明立方系尖晶石结构的单分散Ni1-xZnxFe2O4磁性纳米粒子均匀负载在碳纳米管表面,平均粒径约为6nm;其磁性能与镍锌铁氧体的组成有关,随着Zn含量的增加,饱和磁化强度(Ms)先增大后减小,当x=0.5时Ms达到最大值。矫顽力(Hc)都比较小,在室温下表现为超顺磁性。     

碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备及电性能

利用超声波将多壁碳纳米管(CNTs)分散于苯胺盐酸溶液体系中,以过硫酸铵((NH4)2S2O8)为氧化剂,原位聚合法制备碳纳米管/聚苯胺纳米复合材料(CNTs/PANI)。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、四探针电导率测试仪对复合材料进行表面观察、结构测定和电性能表征。结果表明,复合材料为核-壳结构,碳纳米管和聚苯胺间存在相互作用,其电导率随碳纳米管含量的增加而增加。     

沉积条件对碳纤维表面碳纳米管生长的影响

采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维(CF)表面原位生长碳纳米管(CNTs)。考察了不同催化剂、沉积温度、氢气流量以及样品距进气口距离等工艺参数对CNTs-CF生长的影响。利用SEM和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对CNTs-CF形貌和微结构进行了表征和分析。结果表明:在CF表面原位生长的CNTs为多壁结构,其中以Ni为催化剂得到的CNTs直径小、分布均匀;在600~750℃温度范围内,随着温度的升高,CNTs直径和长度减小,产量降低;随着氢气流量的增加,CNTs直径和长度均增加;距进气口30cm,在CF表面得到的CNTs覆盖率高、直径小且分布窄,有利于制备高质量CNTs。     

缓冲层对碳纳米管强流脉冲发射特性的影响

为了研究缓冲层对碳纳米管薄膜(CNTs)强流脉冲发射特性的影响,采用酞菁铁高温热解方法分别在镀镍和不镀镍硅基底上生长了碳纳米管薄膜(Ni-CNTs和Si-CNTs),镍层采用化学镀方法制备,强流脉冲发射特性采用二极结构在单脉冲下进行测试。实验发现,通过引入镍缓冲层,CNTs的强流脉冲发射能力显著增强。在峰值为～10.4 V/μm的脉冲场强下,平均开启电场强度从Si-CNTs的5.0V/μm下降到Ni-CNTs的4.3V/μm,而峰值发射电流和电流密度从Si-CNTs的70A和3.5 A/cm2升高到Ni-CNTs的162 A和8.1 A/cm2,Ni-CNTs的峰值电流比Si-CNTs提高了1.3倍。     

碳纳米管增强镁基复合材料热残余应力的有限元分析

为了探寻Ni层厚度对镀镍碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料(Ni-CNTs/AZ91D)中热残余应力的影响, 在实验基础上, 建立不同Ni层厚度时Ni-CNTs/AZ91D复合材料的有限元模型, 模拟了Ni-CNTs/AZ91D复合材料中热残余应力的分布。研究发现: 在碳纳米管表面镀镍能够明显降低Ni-CNTs/AZ91D复合材料中的热残余应力。Ni-CNTs/AZ91D复合材料中, 热残余应力在Ni层厚度为6nm时最小; Ni层厚度由2nm增至6nm时, 热残余应力随着Ni层厚度的增加而减小; 当Ni层厚度超过6 nm时热残余应力随着Ni层厚度的增加而增大。复合材料中热残余应力的最大值随碳纳米管表面Ni层厚度的增加向Ni层与基体的界面移动。      

铜铬复合基底中Cr含量对CNTs薄膜生长的影响研究

采用酞菁铁(FePc)热解法在铜铬复合基底上制备碳纳米管(CNTs)薄膜,通过SEM、TEM、拉曼光谱等表征手段对不同基底上CNTs薄膜的生长情况进行了分析。研究结果表明,富铜(Cu)区存在束状团聚CNTs颗粒,其大小和分布密度在铬(Cr)含量为1%~3%(wt,质量分数)时,达到最大。富Cr区表面CNTs无束状团聚颗粒,且较富Cu区CNTs薄膜生长致密、平整。随着Cr含量增加,CNTs石墨化程度略有增高,其原因可能是石墨层包裹的铁(Fe)催化剂颗粒增多所致。基底Cr含量为3%的CNTs,其场发射电流密度达到460μA/cm~2,相比铜基底CNTs有较大幅度的提升。研究表明Cr含量对CNTs薄膜的生长调控具有显著作用。     

CNTs含量对CNTs/Al微观组织及力学性能的影响

为增加碳纳米管(CNTs)在铝基体中的分散性,利用机械球磨-真空热压烧结工艺制备碳纳米管/铝(CNTs/Al)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和万能摩擦磨损实验机,研究了CNTs质量分数对CNTs/Al复合材料微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:CNTs经超声波预先分散后分散性增加;当CNTs质量分数为2.0%时,复合材料中CNTs与Al粉之间表现出较好的相容性;随着CNTs含量进一步增加,CNTs团聚现象严重;热压烧结温度600℃时,随着CNTs添加量的增加,铝基复合材料的屈服强度和抗拉强度呈现出明显的先增大后降低的趋势,同时,CNTs/Al复合材料的摩擦因数和磨损率随CNTs含量的增大先减小后增加;CNTs质量分数为2.0%时,复合材料的屈服强度最大值为116 MPa,抗拉强度最大值为245 MPa,与纯Al基体相比,分别提高了78%和1.9倍.2.0%CNTs/Al复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,其摩擦系数和磨损率呈现平缓趋势,复合材料的磨痕最浅.     

碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的制备及其电化学性能研究

采用原位聚合法,以2,4-二氨基-6-氯嘧啶(DCP)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)和碳纳米管(CNTs)为原料,制备碳纳米管/聚酰亚胺(CNTs/PI)复合材料,并且对它们的分子结构、结晶性、微观形貌和电化学性能进行研究。结果表明,CNTs/PI复合材料属于半晶型材料,PI均匀地包覆在CNTs的表面。CNTs/PI复合材料具有较好的电化学氧化还原行为,随着CNTs含量的增加,复合材料的氧化电位逐渐向高电位移动,还原电位逐渐向低电位移动,这主要是由于CNTs的加入导致复合材料失电子能力减弱,得电子能力增强的结果。     

碳纳米管增强镁基复合材料制备及界面研究进展

在碳纳米管增强镁基(CNTs/Mg)复合材料制备过程中,碳纳米管间极易因范德华力团聚,且碳和镁浸润性差,因此,研究碳纳米管的均匀分散和良好的界面结合对CNTs/Mg复合材料的应用具有重要意义。本文综述了碳纳米管增强镁基(CNTs/Mg)复合材料的制备工艺进展和近年来国内外学者在改善界面结合与碳纳米管化学镀层方面的研究成果,总结了镁基复合材料的界面增强机制,并展望了CNTs/Mg复合材料未来的界面研究发展方向。     

空心玻璃微球镍镀层的制备及其电磁性能

采用化学镀技术在低密度玻璃微球表面沉积了一层Ni镀层,制备了具有导电性和磁性的Ni镀层/玻璃微球壳-核复合粉体.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对化学镀前后玻璃微球的结构、表面形貌以及成分进行了分析.结果表明,化学镀后玻璃微球表面包覆了一层均匀致密的Ni薄膜,厚度约为0.2μm,镍具有面心立方结构.使用波导法在8～12GHz波段内对化学镀前后的微球进行了介电常数和磁导率测试.电磁性能研究表明,玻璃微球化学镀镍后电磁损耗增大,显示出作为电磁波吸收材料的应用前景.     

碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的制备及表征

以含钴介孔分子筛为催化剂、乙醇为碳源, 采用CVD法制备碳纳米管(CNTs)。通过原位合成法制备一系列不同碳纳米管含量的碳纳米管/羟基磷灰石(CNTs/HA)复合材料。分别采用XRD、FTIR、TEM、N₂吸附-脱附和Raman光谱等分析手段, 对所合成CNTs/HA复合材料的晶相、结构、形貌和比表面积等进行了表征。同时研究了碳纳米管的添加量对所合成CNTs/HA复合材料形貌的影响。XRD与Raman结果表明, 所得CNTs/HA复合粉体中仅有CNTs与HA两种物相, 纯度较高, 结晶度较好; TEM结果显示, CNTs/HA复合材料中CNTs表面均匀包裹着一层纳米级的针状HA晶粒, 两者形成了较强的界面结合, 且当CNTs与HA的质量比为3:17时, CNTs与HA形成最佳结合状态; N₂吸附-脱附表征结果表明, 与HA的比表面积相比, CNTs/HA复合材料具有较高比表面积。     

石墨烯/Ni/TiO_2/CNTs复合物的制备及其光催化性能

首先通过溶剂热法,在石墨烯表面负载掺杂镍的纳米二氧化钛膜,制备石墨烯/Ni/TiO2复合材料;然后以掺杂的镍为催化剂,采用化学气相沉积法,原位生长碳纳米管(CNTs),得到石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合材料。通过XRD、SEM、TEM、拉曼等方法对制备样品的晶型、微观形貌等进行了表征,考察了样品在紫外光及可见光下对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:石墨烯和CNTs的加入使得Ni/TiO2、石墨烯/Ni/TiO2、石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合物的光催化活性依次提高,并且石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合物中石墨烯含量越多时,所得复合物的光催化降解性能越好。石墨烯含量最大的石墨烯/Ni/TiO2/CNTs样品,在紫外光下对甲基橙的降解率达到98%,在可见光下的光催化降解效率比掺镍TiO2提高了3.5倍。     

新型一步法包裹Fe制备磁性碳纳米管

采用柠檬酸络合法制得不同 Fe 含量的 Fe/MgO 催化剂,并将其应用到气相沉积(CVD)过程中制备磁性碳纳米管。由 CVD 法制备碳纳米管(CNTs)的生长机理,利用碳管在生长过程中原位包裹磁性 Fe 金属氧化物颗粒进入管内的现象,使碳纳米管具有磁性,从而一步制得了磁性碳纳米管。将制得的磁性碳纳米管采用透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)、低温 N2吸附仪(BET)、振动样品磁强计(VSM)等表征方法进行了测试。结果表明通过这种新型的一步法可以成功地原位包裹 Fe 制得碳纳米管,且制得的碳纳米管具有较强磁性和较大的比表面积,表面引入了功能化基团。     

玄武岩纤维表面生长碳纳米管及其复合材料性能的研究

针对玄武岩纤维(CBF)表面光滑且惰性,在与树脂基体复合制备复合材料时二者结合能力较低的问题,采用化学镀镍在玄武岩纤维表面均匀加载镍催化剂,借助化学气相沉积(CVD)生长碳纳米管(CNTs)。用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)等方法对生长的CNTs进行表征,并测试复合材料的界面剪切强度。结果表明化学镀镍工艺能在CBF表面均匀加载镍催化剂,有利于CVD生长CNTs。工艺最佳条件为施镀时间15min、500℃下生长10min,此条件下生长的CNTs整齐排列在CBF表面,结晶性较好且呈中空管状。采用生长了CNTs的CBF制备复合材料的界面强度提高了10%。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的疏水性能研究

采用溶液共混法制备聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合材料,并探讨碳纳米管含量和分散方法对PU/CNTs复合材料疏水性能的影响。实验结果表明,随机分布的CNTs丛提供了微米/纳米的双重粗糙结构,这种结构具有较大的孔隙率和比表面积,具有较强的疏水性质。PU/CNTs复合材料表面的水接触角随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,且当w(CNTs)=5%时水接触角达到最大值111.52°;水接触角随着分散时间的延长逐渐增大,分散超过2.0h后出现了略微的下降,最佳的分散时间是2.0h;在采用不同分散方法制得的PU/CNTs中,水接触角由高到低依次是超声分散、磁力分散、机械分散,最佳分散方法为超声分散。