电泳沉积碳纳米管的微波等离子体改性

采用电泳法在Si基底上沉积了碳纳米管(CNTs)薄膜, 并利用Ar微波等离子体对CNTs薄膜进行了改性处理, 研究了改性前后CNTs的微观结构和场发射性能. 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和拉曼光谱的表征结果表明, 等离子体改性明显改变了CNTs的微观结构, 形成了大量的管壁结构缺陷、纳米级突起和“针形”尖端; 场发射测试结果表明, CNTs经Ar等离子体改性处理后开启电场较改性前?略有增大, 等离子体改性10min的CNTs薄膜表现出最佳的场发射J-E特性, 阈值电场由改性前的3.12V/μm降低到2.54V/μm, 当电场强度为3.3V/μm时, 场发射电流密度由改性前的18.4mA/cm²增大到60.7mA/cm². 对Ar微波等离子体改性增强CNTs薄膜场发射性能的机理进行了分析.     

电泳沉积氧化石墨烯的碳纤维表面改性及其增强环氧树脂复合材料界面性能

采用超声辅助电泳沉积法,以异丙醇作为溶剂,在连续碳纤维(CF)表面沉积一层氧化石墨烯(GO),对CF表面进行改性。再经200℃高温处理来增强(GO)与CF之间的黏合性,从而增加CF/环氧树脂(EP)复合材料的界面结合强度。利用SEM和AFM对改性前后CF的表面形貌及微观结构变化进行了表征,通过XPS对改性前后CF表面官能团的变化进行了检测。结果表明,在CF表面沉积GO并经200℃处理后,有效地部分还原了GO(RGO),填补或桥联了CF表面缺陷,使改性后CF的拉伸强度提高了34.58%。同时,高温处理使RGO与CF之间生成牢固的化学键,从而提高了RGO与CF之间的结合强度,最终使RGO-CF/EP复合材料的界面剪切强度(IFSS)提高了69.9%。      

电泳沉积碳纳米管场发射阴极研究进展

电泳法是一种工艺简洁、低能耗、低成本的薄膜制备工艺.基于电泳技术的碳纳米管薄膜具有对基底类型和形状要求低、常温操作等优势,尤其适宜于在复杂不规则基底和低熔点材料上的应用.在阐述了电泳法的工艺特点的基础上,本文总结了应用电泳技术制备碳纳米管薄膜的方法,讨论了丰富多样的碳纳米管电泳液制备工艺,介绍了碳纳米管薄膜作为场发射阴极在真空电子领域的应用开发新进展.     

碳纤维阳极氧化法处理对复合材料界面性能的影响

利用阳极氧化法对碳纤维进行表面改性处理,研究了碳纤维处理前后表面化学组成,纤维复丝拉伸强度和复合材料的层间剪切强度（ＩＬＳＳ）。结果表明,经阳极氧化处理碳纤维表面的含氧、含氮极性官能团数目增加,纤维复丝拉伸强度有所下降,复合材料的ＩＬＳＳ值提高。同时通过实验结果分析,阐明阳极氧化处理使复合材料界面性能改善的机理。     

含碳纳米管上浆剂的制备及对碳纤维/环氧树脂复合材料界面的影响

首先采用"Friedel-Crafts"酰化反应制备羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)并将其与环氧树脂、丙酮混合制成含MWCNTs的上浆剂,然后用该上浆剂浸渍碳纤维制备碳纳米管/碳纤维多尺度增强纤维。采用扫描电镜研究了上浆处理对碳纤维表面形貌的影响,采用短臂梁剪切测试方法研究了含碳纳米管的上浆剂对碳纤维/环氧树脂复合材料层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,碳纳米管在上浆剂中的分散状态直接影响纤维表面碳纳米管分布的均匀性;与未浸渍的碳纤维相比,含碳纳米管上浆剂浸渍后的碳纤维/环氧树脂复合材料的ILSS提高了34.33%。通过上浆剂红外光谱表征、纤维束表面浸润性测试及ILSS试样端口形貌的观察,分析了层间增韧机理。研究表明,碳纤维束表面浸润性的提高以及碳纤维/环氧树脂界面处化学键合作用增强,是ILSS提高的主要原因。     

表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响

制备了碳纤维增强聚乳酸（C／PLA）骨折内固定材料，对碳纤维进行了浓硝酸表面处理。测量了C／PLA复合材料的力学性能，并通过XPS分析了表面处理前后碳纤维表面官能团的变化。结果表明，在复合材料界面区发生了某种酯化反应，这是其界面粘结性能得到改善的根本原因。     

等离子体处理对国产高强碳纤维复合材料界面性能影响研究

在100W功率条件下,用氧等离子体对国产T800级碳纤维进行处理,通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、单丝拉伸强度测试等方法对处理前后碳纤维表面物理化学特性进行表征,采用微脱粘方式研究了等离子体处理前后碳纤维环氧树脂复合材料界面的结合性能。结果表明：等离子体处理使碳纤维表面发生明显刻蚀,显著地提高了其表面化学活性;处理时间为3min时,碳纤维力学性能未发生降低,而其复合材料界面剪切强度值(IFSS)可达最高的88.61MPa,相比于未处理碳纤维复合材料而言,IFSS增幅为97.39%。     

界面层性能对碳纤维复合材料(CFRP)性能的影响

本文报导了一种崭新的提高CFRP韧性及耐湿热性能的方法,即用等离子体处理及聚合接枝改性碳纤维表面,向CFRP中引入既可塑又防水的混杂界面层,使CFRP韧性提高148%,材料破坏过程由脆性破坏转变为韧性破坏,材料的模量、层间剪切强度(ILSS)、玻璃转化温度(T_g)、松弛活化能不但没有下降,而且都有所提高,耐湿热性能也有很大的改善,ILSS强度保留率由92.73%提高到99.79%。     

碳纤维γ射线辐照处理对其复合材料界面性能的影响

采用γ射线辐照方法对碳纤维（ＣＦ）进行改性,研究了辐照对ＣＦ增强复合材料层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、ＣＦ复丝拉伸强度的影响,并使用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）、扭辫分析、微脱粘测试等分析方法,对ＣＦ的表面化学组成和复合材料界面粘合强度进行了表征。结果表明,辐照使ＣＦ表面与环氧涂层发生了化学反应,复合材料界面粘合强度提高,ＩＬＳＳ增大,ＣＦ本体拉伸强度未发生变化。     

上浆剂对碳纤维复合材料界面结合影响的研究进展

简要介绍了各种热固性和热塑性上浆剂,重点是综述上浆剂对碳纤维复合材料界面性能的影响及其相关机理。上浆剂对碳纤维复合材料界面的影响依赖于在纤维表面的附着量,上浆剂对碳纤维/树脂界面的增强机理主要为,通过碳纤维表面附着的上浆层,提高与基体树脂间的相容性。     

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

锌基碳纳米管复合材料的界面特性及增强机理

通过复合电沉积技术制备了锌基碳纳米管复合薄膜。其中, 碳纳米管表面的锌沉积层平滑连续, 无明显界面缺陷, 与其它金属基碳纳米管复合材料相比, 这种独特的界面形貌是值得注意的。在对材料变形区的观察中发现, 在薄膜变形的过程中, 适中的结合强度将允许碳纳米管与基体发生界面脱黏, 碳纳米管被拔出基体后桥联在裂纹中。虽然界面结合受到损伤, 但是仍然可以有效地传递应力。当裂纹继续扩展, 碳纳米管石墨片层开裂, 直至完全断裂。同时, 这些桥连在裂纹中的碳纳米管趋向于向垂直于裂纹的方向滑移, 它们在基体中移动时会对基体造成一定程度的损伤。这些过程都将消耗大量的破断能, 从而起到对基体的增强效果。锌基碳纳米管复合薄膜的平均硬度由HV178.3上升至HV493.5。      

电泳沉积制备平行栅碳纳米管场发射阴极的研究

利用磁控溅射、光刻、湿法刻蚀和电泳技术在玻璃基片上成功制备平行栅场发射阴极阵列,用光学显微镜、场发射扫描电镜和拉曼光谱观察了碳纳米管的形貌和结构,并测试所制备的平行栅碳纳米管阴极的场发射性能.光学显微镜和场发射电子显微镜测试表明,平行栅结构阴极和栅极交替地分布,同一个平面内,CNTs有选择性地沉积在平行栅结构中的阴极表...     

碳纳米管浸润剂对碳纤维/环氧树脂界面性能的影响

制备了含碳纳米管(CNTs)的水溶液, 将该水溶液作为浸润剂浸渍碳纤维并进行烘干, 采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了CNTs含量及浸润工艺对碳纤维表面CNTs分布的影响, 运用单丝断裂法分析了CNTs浸润剂处理对碳纤维/环氧树脂界面粘结性能的影响和作用机制。结果表明: CNTs可在T700和T300纤维表面黏附, 浸润剂中CNTs含量越高, CNTs在纤维表面含量越高; 对于CNTs含量较低的浸润剂, 采用增加浸润次数的方法, 能有效提高碳纤维表面CNTs的含量和碳纤维表面粗糙度; 经过CNTs浸润剂处理后, 碳纤维/树脂界面处的机械啮合作用增强, 界面粘结强度明显提高, 增幅最高达35.8%。     

Effects of surfactants on spinning carbon nanotube fibers by an electrophoretic method

Abstract

Thin fibers were spun from a colloidal solution of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) using an electrophoretic method. Sodium dodecylbenzenesulfonate (NaDDBS) was chosen as a surfactant and showed good performance owing to its special chemical structure. The highest spinning velocity reached 0.5 mm s^?1. The resulting SWNT fibers had a tensile strength of 400 MPa and a conductivity of 355 S cm^?1. Their mechanical and electrical properties were markedly improved after adding NaDDBS as the dispersant in water.     

Effects of surfactants on spinning carbon nanotube fibers by an electrophoretic method

Thin fibers were spun from a colloidal solution of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) using an electrophoretic method. Sodium dodecylbenzenesulfonate (NaDDBS) was chosen as a surfactant and showed good performance owing to its special chemical structure. The highest spinning velocity reached 0.5 mm s⁻¹. The resulting SWNT fibers had a tensile strength of 400 MPa and a conductivity of 355 S cm⁻¹. Their mechanical and electrical properties were markedly improved after adding NaDDBS as the dispersant in water.     

化学气相沉积法制备多壁碳纳米管

以带程序升温装置的管式电阻炉为实验装置,采用化学气相沉积法,在一定的工艺条件下裂解二茂铁与双鸭山精煤的混合物制备出多壁碳纳米管.采用透射电镜、Raman光谱以及X射线衍射技术对碳纳米管产物进行表征,同时研究了碳纳米管的生长机理.     

聚氨酯基螺旋碳纤维复合材料的制备及力学性能研究

螺旋碳纤维是一种新型仿生碳材料,因为有类似脱氧核糖核酸(DNA)的三维双螺旋结构,所以具有一些特殊的性能。热塑性聚氨酯兼具塑料和橡胶的优点,是绿色环保、性能优异的高分子材料。以热塑性聚氨酯作为基体材料,新型碳材料螺旋碳纤维作为共混填充物,采用溶液共混法制备聚氨酯基螺旋碳纤维复合材料。通过金相显微镜和拉力试验机对制备的复合材料进行结构表征及拉伸强度、断裂伸长率测试,结果表明复合材料的柔韧性得到较大提高。     

Cuntze UD准则研究碳/玻纤环氧树脂复合滑板的性能

为研究纤维铺层结构在高端运动器材方面的使用性能,本文研究了一种单向编织的碳纤维/玻纤增强相、环氧树脂为基体相的滑板复合结构的抗压载性能,同时采用Cuntze的UD材料失效准则对该复合滑板进行5类失效评估。实验结果表明:该复合滑板的抗压最大质量为2 t,主要体现为基体失效,并且以基体拉伸失效为主,而纤维失效则不明显;通过失效准则判定,纤维失效主要集中于加载压头周边第30层小范围区域,并且为拉伸失效,这说明碳纤维的压弯失效层集中于弯曲曲率较大的铺层区域,加载部位的失效集中在底部的二级铺层结构面上.