阵列式碳纳米管对聚苯胺导电性能影响

用原位聚合法制备了聚苯胺／碳纳米管复合材料,研究了碳纳米管加入时间、搅拌速度等工艺因素对复合材料导电性能的影响。用四极电子电位差计和HT600透射电子显微镜对该复合材料的导电性能和微观形态作了检测。试验结果表明：在原位复合条件下,聚苯胺可以完全包覆在碳纳米管上,而且碳纳米管在聚苯胺基体中呈网状分布,使复合材料的导电性能得到改善。     

碳纳米管/导电高分子功能复合材料的合成与应用

碳纳米管/导电高分子复合材料由其优异的电学特性引起了研究者的广泛关注,主要总结了国内学者在碳纳米管表面修饰技术的基本原理;碳纳米管/导电高分子复合材料的合成方法;碳纳米管/导电高分子复合材料的电学相关应用的研究动态,展望了碳纳米管/导电高分子复合材料的可控合成与功能性应用之间的定量构效关系,针对制备高性能的碳纳米管/导电高分子复合材料提出了建议。     

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。     

碳纳米管含量对碳纳米管-纤维素复合材料电磁屏蔽性能的影响

以石墨化处理的碳纳米管为导电填料、纤维素纤维为基体,用真空抽滤法制备碳纳米管-纤维素纤维复合材料,用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪等手段对其进行了表征,研究了碳纳米管含量对碳纳米管-纤维素复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明,样品的形状和电阻可控,具有良好的柔韧性、导电性能和电磁屏蔽性能。碳纳米管吸附于纤维上,构成了良好的导电网络。在碳纳米管加载量由10%提高到71%的过程中,碳纳米管复合纸的电导率和屏蔽性能明显提高,电导率由9.92 S/m提高为216.3 S/m,在175 MHz-1600 MHz频段屏蔽效能由15d B提高为45d B。     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料研究进展及建议

碳纳米管与环氧树脂复合得到的复合材料是具有广阔应用前景的新型材料。介绍了碳纳米管的分散及碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的主要制备方法;着重论述了碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的性能,以及这些方法制备出的复合材料存在的主要问题和解决方向。指出随着研究的不断深入,碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的应用会逐渐广阔。     

超顺排碳纳米管/硅橡胶复合材料各向异性的电学性能和力学性能

采用直接浸润法制备了具有不同层数的超顺排碳纳米管(SACNT)薄膜与硅橡胶的复合材料,使碳纳米管薄膜能够在硅橡胶基体表面均匀分散。测量了SACNT薄膜/硅橡胶复合材料在各个方向的导电性能和力学性能,研究了影响复合材料导电性和力学性能的因素。实验结果表明:SACNT薄膜/硅橡胶复合材料的导电性和杨氏模量都随着碳纳米管薄膜厚度的增加而增加,且具有显著的各向异性。垂直于碳纳米管排列方向的电阻率平均比平行方向的大一个数量级。当碳纳米管层数为240层时,平行于碳纳米管排列方向的杨氏模量为116.9 MPa(比纯硅橡胶基体增加了142倍),而垂直方向的杨氏模量仅为1.23 MPa(比纯硅橡胶基体增加50%),两者之间相差近100倍。结果表明,可以通过选择不同的参数,获得具有特定导电性和杨氏模量的SACNT薄膜/硅橡胶复合材料,并在实际中加以应用。     

丙烯酸酯／碳纳米管复合材料的制备及导电特性研究

利用载体化学气相沉积技术制备的碳纳米管,制备了丙烯酸酯/碳纳米管复合材料,研究了它的导电特性,给出了不同温度对复合材料导电特性的影响规律。     

气相原位聚合制备碳纳米管/乙丙橡胶复合材料及其性能表征

以碳纳米管为防黏助剂,通过气相原位聚合制备了乙丙橡胶复合材料。加入适量的碳纳米管可以防止聚合过程中由于温度升高导致的橡胶颗粒软化粘结问题,且碳纳米管的加入对乙丙橡胶的熔融温度和热解温度没有影响;与导电炭黑相比,碳纳米管的加入显著提高了复合材料的导电性能和拉伸强度;通过气相原位聚合制备的复合材料,碳纳米管在乙丙橡胶中的分散良好,其导电性能优于机械共混法制备的碳纳米管-橡胶复合材料。     

掺入碳纳米管提高聚苯乙炔的导电性研究

用AlCl3作催化剂制备了聚苯乙炔（PPA），采用共混法制备了碳纳米管（CNTs）与PPA的复合材料，并进行了导电性能测试，结果表明，当CNTs含量增加时，复合材料的电导率升高，CNTs含量为3%时是复合材料导电的临界浓度，当CNTs含量达25%时复合材料达极限电导率，比纯的PPA的电导率提高了13个数量级。CNTs/PPA复合材料的导电机理符合导电通道理论。     

PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及其导电性能研究

以膨胀石墨为基体,用硝酸铁、碳酸铵等物质对其进行修饰,结合化学气相沉积工艺,原位制备出石墨烯/碳纳米管复合粉体材料;利用扫描电镜对复合粉体进行了表征。采用熔融混炼的方法制备PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料并测试了其表面电阻。研究结果表明:该方法可以制备出性能优异的石墨烯/碳纳米管复合粉体材料,将该复合粉体加入到PBT中所制备的复合材料具有优良的电性能;当复合粉体加入量为5%时,PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料的表面电阻可达到106Ω。     

Effect of carbon nanotubes and their dispersion on electroless Ni–P under bump metallization for lead-free solder interconnection

Electroless Ni–P under bump metallization (UBM) has advantages of even surface, low cost and simplicity to deposit, but their mechanical strength, corrosion resistance and stability still face challenges under high soldering temperature. Incorporating carbon nanotubes (CNTs) into electroless Ni–P UBM might be expected to provide Ni–P–CNT composites with high mechanical strength and stability. Ni–P–CNT composite coatings as well as Ni–P coatings were fabricated by electroless plating process. In order to homogeneously disperse CNTs in composite coatings, acid pre-treatment and surfactant dispersant were introduced. During composite electroless plating, the ultrasonic agitation was also employed. In this study, scanning electronic microscopy (SEM) was used to observe the morphology and the CNTs were proved to be uniformly distributed in Ni–P–CNT coatings by SEM and atomic force microscopy. It was verified that the surface of the composite was quite smooth and continuous; CNTs are equably embedded in the matrix, which is advantageous for conductivity, mechanical strength and corrosion resistance. Shear tests were conducted to evaluate the effect of CNT reinforcement on the mechanical properties of joints, and the joints with CNT additions exhibited higher shear strength at different reflow cycles. Moreover, deposition mechanism of CNTs with Ni was analyzed and confirmed by transmission electron microscopy. Factors that affecting plating process was also discussed, and the optimum plating condition was suggested in this study.     

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。     

CNTs增强Cr基复合电刷镀层的性能

以45号钢为基体,采用电刷镀制备了Cr-CNTs复合镀层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、扫描电子显微镜附带能谱仪(EDS)等技术对镀层的晶粒尺寸,截面与表面形貌及CNTs在镀层表面的分布进行了表征。此外,利用显微硬度计、电化学工作站、磨损试验机等仪器对镀层的硬度、抗腐蚀性、耐磨性等进行了测试。研究结果表明:Cr-CNTs复合镀层组织致密无明显缺陷,CNTs弥散分布于镀层中,在胞状组织的交界处出现了富集;适量CNTs的加入在一定程度上细化了镀层的晶粒;在CNTs弥散强化和细晶强化等作用下,复合镀层的硬度提高了23.8%,腐蚀速率降低了49.2%,而且耐磨性能也得到了显著的改善。     

Characteristics of electrocodeposited Ni-Co-SiC composite coating

Electrodeposited composites are gaining importance for their advantages including low cost, ease and simplicity of operation to tailor made coatings for tribological applications. Generally, composites containing carbides (like SiC) are preferred for high wear resistance along with increased hardness, improved corrosion resistance, and high temperature oxidation resistance as compared to alloy and pure metal electroplating. In the present work, electrolytic codeposition technique was adopted in the deposition of Ni-Co-SiC composite coating on mild steel substrate, using nickel alloyed with cobalt as the binder phase with SiC as dispersed particles. To improve the properties of coating further, Cr plating was also performed. Since the particle size and volume percent variation of dispersoid have great importance in codeposition, so the effect of these two variables on the process of codeposition and properties was observed. Morphological studies of Ni-Co-SiC coating were carried out with scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis to correlate the mechanical and corrosion behaviour of the coating.     

Formation of stainless steel–carbon nanotube composites using a scalable chemical vapor infiltration process

Carbon nanotubes (CNTs) are among the strongest materials known, making their use in composites, a field with very high commercial potential for structural applications. Many of the methods reported to date to form metal composites have an excessive number of steps. Here, a facile chemical vapor deposition method to infiltrate multiwalled carbon nanotubes directly into pure stainless steel pellets and pellets from stainless steel mixed with iron particles is reported. The iron powder was dry-coated before vapor filtration with nanosized iron oxide catalyst precursor, a critical step to increase catalytic activity. This CVD method results in a substantial increase in the elastic modulus, yield strength, and hardness by 47, 104, and over 93 %, respectively, for composites made from mixed, dry-coated particles compared with corresponding control samples without nanotubes. This is the highest enhancement reported, to the best of our knowledge, of the mechanical properties for a metal–nanotube composite prepared using a metal other than copper. The addition of CNTs results in a relatively small increase in corrosion rate which can be mitigated to negligible levels by coating with a thin epoxy–carbon nanotube composite.     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层界面的Ni颗粒强化工艺

针对玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层结合界面强度低的问题,基于复合材料/镀层间的机械互锁原理及传统塑料基体化学镀工艺,提出通过增强颗粒的桥接作用,增加含有增强颗粒的过渡层来强化镀层界面的复合材料金属化方法。对金属化后的玻璃纤维/环氧树脂复合材料试件采用拉伸试验法测量镀层的结合强度,并通过截面和断面的显微观测,分析了增强颗粒对于镀层界面的强化机制;同时获得了玻璃纤维/环氧树脂复合材料表面粗糙度和增强颗粒质量分数对含有过渡层的镀层结合强度的影响规律。结果表明:采用上述金属化方法可以显著提高镀层的界面强度,与传统的金属化工艺制备试件相比,玻璃纤维/环氧树脂复合材料在不同表面粗糙度下,镀层结合强度平均提高161%;同时,镀层的结合强度随着增强颗粒质量分数的增加,呈现先增大后减小的趋势,当增强颗粒的质量分数为50%时,镀层的结合强度达到最大。      

碳纳米管增强开孔铝基复合泡沫的疲劳性能

采用原位化学气相沉积、短时球磨和填加造孔剂法相结合的工艺制备了碳纳米管(CNTs)/Al复合泡沫,研究了其在压缩-压缩循环载荷下的力学性能及失效机制。结果表明,CNTs/Al复合泡沫的应变-循环次数曲线经历线弹性、应变硬化及应变快速增长三个阶段。不同于泡沫铝的逐层坍塌变形失效模式,CNTs/Al复合泡沫疲劳失效的主要原因是大量剪切变形带的形成,试样出现快速的塑性变形。此外,CNTs含量为2.5wt%、孔隙率为60%的复合泡沫试样的疲劳强度相比于泡沫铝提高了92%。CNTs的均匀分布及增强相与基体材料之间良好的界面结合性保证了疲劳载荷能够以剪切力的形式从基体传递到CNTs上,使其充分发挥自身高强度、高韧性的特点,进而提高了疲劳性能。      

碳纳米管增强铝基复合材料分散方法研究进展

碳纳米管与铝基体的结合,可以获得导电和导热性良好及综合力学性能优异的复合材料,有望成为新一代轻质高强、结构功能一体化的复合材料.在制备碳纳米管增强铝基复合材料过程中,碳纳米管的团聚将降低界面结合,诱发缺陷产生,导致性能大幅下降,因此,调控优化碳纳米管的分散状态、含量成为获取良好界面结合,获得高性能碳纳米管增强铝基复合材...     

纳米碳管-(Ni-P)复合材料制备及性能

采用化学复合镀的方法,在45#钢衬底上制备纳米碳管(CNTs)-(Ni-P)复合材料。探讨了该复合材料的制备技术及工艺条件,通过对实验结果的观察和分析,确定了制备CNTs-(Ni-P)复合材料的最佳工艺条件。利用透射电镜(TEM)观察纳米碳管的结构;用扫描电镜(SEM)观察纳米碳管形貌及其在复合材料中的分布;利用原子力显微镜(AFM)观察复合材料表面的粗糙度。同时还对纳米碳管复合材料的耐磨性进行了初步的测试。实验结果表明,该复合材料的耐磨性明显好于未镀及单纯镀镍材料。     

A carbon nanotube–enhanced SiC coating for the oxidation protection of C/C composite materials

A carbon nanotube–enhanced SiC (CNT–SiC) coating was deposited on C/C composites to improve the oxidation resistance of C/C. The CNT–SiC coating was prepared by direct growth of CNTs on C/C surface at 700 °C followed by deposition of SiC using chemical vapor deposition at 1150 °C for 1 h. SiC was deposited on the CNTs as well as the interface between CNTs and C/C, making CNTs strongly rooted on C/C surface. The final CNT–SiC coating consisted of two layers: the CNT–SiC layer and SiC layer. In comparison to the SiC coating, the CNT–SiC coating showed fewer cracks and a better oxidation resistance because the CNTs reduce the stress in the coating caused by the mismatch of the coefficient of thermal expansion between C/C and SiC.