CNTs/PMN /EP压电阻尼复合材料的制备及其压电效应的作用机理

研究了铌镁锆钛酸铅(PMN)压电陶瓷含量的变化及其压电效应对碳纳米管(CNTs)/铌镁锆钛酸铅(PMN)/环氧树脂(EP)压电阻尼复合材料阻尼性能的影响,并用ZrO_2替代PMN添加到复合材料中探讨了压电效应的作用机理。研究表明,PMN/EP复合材料损耗因子峰值与ZrO_2/EP复合材料相近,没有明显体现出PMN的压电效应,主要通过异质界面效应促进能量损耗,增强阻尼性能。CNTs/PMN/EP复合材料相较于CNTs/ZrO_2/EP复合材料的损耗因子峰值明显增加,并在PMN质量含量为60%时达到最大值0.62,表明导电相CNTs与压电相PMN的协同作用,充分发挥了压电相的压电效应,将载荷振动能转化为电能,并通过CNTs形成的导电网络通路以热能形式耗散,进一步增强了复合材料的阻尼性能。     

改性碳纳米管/高密度聚乙烯复合材料正温度系数性能

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,改性的碳纳米管(CNTs)为导电填料,采用熔融法制备正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)复合材料。通过扫描电子显微镜和热敏电阻曲线测试仪以及冲击试验机等,观察CNTs/HDPE复合材料的微观形貌,研究PTC效应随CNTs含量变化规律及对力学性能的影响。结果表明:CNTs在HDPE基体中分散性较好;当CNTS含量在体积分数为9%时,CNTs/HDPE复合材料的室温电阻率为102?·cm,PTC强度达4个数量级;HDPE基体中加入经过表面修饰过的CNTs后,复合材料的力学性能明显提高。当CNTs的体积含量在8%时,复合材料的冲击性能较纯HDPE提高了93%。     

碳纳米管增强金属基复合材料研究综述

碳纳米管(CNTs)具有独特的纳米管状结构和优异的力学、电学以及化学性能,是制备金属基复合材料(MMCs)的理想增强体.本文综述了近几年国内外关于碳纳米管增强金属基复合材料(CNTs/MMCs)研究进展,介绍了CNTs预处理和CNTs/MMCs主要制备工艺.阐述了制备CNTs/MMCs所面临的主要问题:如何使CNTs在基体中分散均匀并保持结构完整性;如何提高CNTs与基体金属之间的界面结合强度,最后对CNTs/MMCs未来发展前景进行了展望.     

碳纳米管/地质聚合物复合材料的制备及性能研究

为了改善地质聚合物(GP)的电学性能,以酸化碳纳米管(CNTs)为增强剂、高岭土为原料、水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂,制备了碳纳米管/地质聚合物复合材料(CNTs/GP)。采用红外光谱仪、扫描电子显微镜及X-射线衍射仪表征复合材料的组成和微结构;采用热重分析仪测试复合材料的热稳定性;采用抗压强度测试和四探针法研究CNTs对复合材料的抗压强度和电导率的影响。CNTs的添加未影响GP的凝胶相结构。但CNTs与基体之间差的相容性在复合材料里产生了大量孔隙,降低了复合材料的抗压强度。CNTs的添加显著改善了GP的导电性,当CNTs的质量分数为5%时,CNTs/GP的电导率为8.6×10~(-6)S/cm。因此,适量添加CNTs,能使GP在保持较高的抗压强度的同时,具有较好的导电性能,可以应用于抗静电材料领域或电子元器件领域。     

超声辐照制备聚苯胺/碳纳米管复合微管

利用超声空化产生的强烈粉碎、分散等作用,在实现碳纳米管(CNTs)纳米分散的同时通过化学氧化法聚合单体苯胺,制备了聚苯胺(PANI)包覆CNTs结构的复合微管。用苯胺浸润CNTs解决了CNTs难于分散在HCl溶液中的问题。通过调节单体苯胺和CNTs的用量比调控PANI/CNTs复合微管的管径。XPS测试表明CNTs不影响PANI的掺杂度,但有利于稳定PANI的醌环结构。CNTs的加入提高了PANI的电性能,CNTs含量为12.82％时,PANI/CNTs复合材料比纯PANI的电导率高9.5倍。     

碳纳米管/环氧复合材料的摩擦磨损性能研究

研究了多壁碳纳米管(MWNTs)含量、超声分散时间、超声分散方式对环氧复合材料摩擦磨损性能的影响,通过扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)分析了材料表面磨损形貌、MWNTs分散程度,并探讨了复合材料摩擦磨损机理.结果表明:MWNTs添加量为1.5%时,MWNTs/Epoxy复合材料比环氧树脂摩擦系数降低17.8%,磨耗率降低91.7%;加入MWNTs降低了复合材料粘着磨损与疲劳剥落;延长超声波处理时间及采用高功率超声波仪器能够有效提高MWNTs分散程度,提高复合材料摩擦磨损性能.     

MA-SEBS对超高分子量聚乙烯/碳纳米管复合材料结晶和熔融行为的影响

以马来酸酐接枝SEBS (MA-SEBS)作相容剂,采用溶液共混的方法制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/碳纳米管(CNTs)复合材料.熔融结晶的UHMWPE/CNT复合材料是将其熔体以20℃/分的速率降温结晶而成.采用差示扫描量热法(DSC)研究了以不同方式结晶制备的UHMWPE/CNT复合材料的结晶和熔融行为.结果表明UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相在溶液态结晶比在熔融态结晶形成的晶片厚,因而表现出更高的熔点(Tm)和结晶度(Xc).随着CNTs含量增加,UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相的结晶温度(Tc)趋于提高.而且MA-SEBS的加入降低了UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相的Tm 和 Tc. 此外UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相的结晶速率随CNTs的引入而提高; MA-SEBS起相容剂的作用,改善了CNTs在UHMWPE基体中的分散性,使UHMWPE相的结晶速率进一步提高.     

CNTs/TiO_2复合材料的制备及光催化性能研究

碳纳米管具有大的比表面积、良好的导电性等优点,将其和半导体光催化剂复合,可以有效改善光催化剂活性,提高光催化效率。本文利用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱物,制备碳纳米管/二氧化钛(CNTs/TiO_2)复合光催化剂,研究其光催化活性。采用扫描电镜、XRD、拉曼光谱、吸收光谱等方法对复合材料进行表征,以甲基橙(MO)为目标降解物研究复合材料在紫外光下的光催化活性。结果表明,当煅烧温度为450℃时,TiO_2较好的和CNTs结合,TiO_2主要为锐钛矿型;CNTs/TiO_2复合材料表现出优异的光催化性能(96%);TiO_2和CNTs的质量百分比是影响光催化效果的重要因素。     

不同维度碳系材料填充无规共聚聚丙烯的流变行为

采用熔融共混法分别制备了不同组分含量的多壁碳纳米管(MWCNTs)、少层石墨烯(FLG)和炭黑(CB)填充无规共聚聚丙烯(PPR)纳米复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、毛细管流变仪、旋转流变仪等方法研究了不同聚丙烯复合材料的外观形貌及流变性能。结果表明,填料的添加量和形貌都会影响其黏弹性和内部结构,其中MWCNTs的加入对PPR复合材料的黏弹性改变明显强于CB与FLG。在相同含量下,只有PPR/MWCNTs体系出现了拉伸硬化、黏弹逾渗、剪切变稀程度增加等特殊流变现象,这是高长径比MWCNTs的自身缠结及与基体间的缠结网络结构造成的。     

碳纳米管的性质及其在陶瓷基复合材料中的应用

碳纳米管(CNTs)因其具有诸多的优异性能,是目前国际上最热门的研究课题之一.本文介绍了CNTs的结构及性能,以及在陶瓷基复合材料中的应用,并对CNTs的应用前景进行了展望.     

PBT／CNTs复合材料的制备及其导电性能

采用熔融共混法制备聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）／碳纳米管（CNTs）复合材料,研究了不同分散工艺处理的原生CNTs和不同CNTs质量分数对复合材料表面电阻的影响。利用扫描电镜观察了处理后CNTs的分布状态和PBT／CNTs复合材料的微观形貌。结果表明：球磨分散使CNTs有更好的分散效果并更好地提高了复合材料的导电率;随着CNTs质量分数的不断增加,复合材料的表面电阻呈不断下降的趋势,导电阀值出现在CNTs质量分数约为4％时。     

Optimizing electrophoretic deposition conditions for enhancement in electrical conductivity of carbon fiber/carbon nanotube/epoxy hybrid composites

The effectiveness of optimizing electrical conductivity of carbon fiber/carbon nanotube (CNT)/epoxy hybrid composites via Taguchi method was demonstrated.CNTs were induced on carbon fabric by electrophoretic deposition (EPD) technique.The essential deposition parameters were identified as 1) the deposition time,2) the deposition voltage,3) the mass fraction of CNTs in suspension,and 4) the distance between the electrodes.An experimental design was then performed to establish the appropriate levels for each factor.An orthogonal array of L9 (34) was designed to conduct the experiments.Electrical conductivity results were collected as the response.The relative influences of design parameters on the response were discussed.Using the model,signal to noise (S/N) ratio and response characteristics for the optimized deposition parameter combination were predicted.The results show clearly that the optimum condition of electrophoretic deposition (EPD) process improves the electrical conductivity of carbon/epoxy hybrid composites.     

Aluminum matrix composites reinforced by molybdenum-coated carbon nanotubes

To extend the application of carbon nanotubes (CNTs) and explore novel aluminum matrix composites,CNTs were coated by molybdenum layers using metal organic chemical vapor deposition,and then Mo-coated CNT (Mo-CNT)/Al composites were prepared by the combination processes of powder mixing and spark plasma sintering.The influences of powder mixing and Mo-CNT content on the mechanical properties and electrical conductivity of the composites were investigated.The results show that magnetic stirring is better tha...     

碳纳米管负载金属纳米粒子的研究进展

碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)具有优异的导电性能、导热性能和高的热稳定性。将具有独特催化性能、导电导热性能的金属纳米粒子(metal nanoparticles, M-NPs)负载至CNTs表面形成复合材料,可以广泛应用于催化和热管理领域。综述了国内外制备负载M-NPs的CNTs的研究现状,包括共价和非共价两种方式功能化CNTs再负载M-NPs和直接通过化学气相、物理和电化学沉积等方法将M-NPs负载至CNTs上。共价功能化的CNTs表面虽然可以将其他物质分子永久稳定地连接,但是sp~2到sp~3的杂化过程导致电子结构重组,改变了CNTs原有的电子离域,破坏了CNTs的热学、光学等本征特性,因此使用非共价改性的方法,不仅可以保持CNTs原有的结构和性能,而且不会破坏π共轭体系。M-NPs直接负载至CNTs表面的方法中绿色简便,可大规模推广制备的是混合加热法,不需要添加其他溶剂,也不需要任何精密仪器,就可以使金纳米粒子均匀密集高效地负载至CNTs表面生成复合材料。由此可见,更加绿色高效的M-NPs修饰的CNTs复合材料制备方法在能源、环境和热管理领域的应用前景越来越光明。     

接触热阻对相变耦合温差发电系统的影响

在汽车尾气温差发电系统中, 热量在传递的过程中通常要经过若干个接触界面。而界面间的接触热阻影响 着热量的传递效率和热电器件冷热两侧的实际温差, 进而影响到系统的发电性能。利用工业热风机模拟汽车运行实 际工况, 使用装载有相变材料(phase change material, PCM) 的温差发电系统, 通过涂抹不同导热系数的导热硅脂来 调节热电器件与系统间的接触热阻, 研究了接触热阻对PCM 以及系统输出电压的影响。研究发现, 同时减小热电 器件两侧与系统间的接触热阻会削弱PCM 的储热能力; 相较于减小热电器件热面与系统间的接触热阻, 减小热电 器件冷面与冷端换热器间接触热阻, 对温差发电系统输出电压的提升效果更为显著。     

机械共混制备ABS/PANI导电复合材料的研究

采用化学氧化法制备聚苯胺 (PANI),并用机械共混法制备电学性能优良的(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯) 共聚物(ABS)/PANI导电复合材料.研究了PANI含量、偶联剂、混合条件等因素对PANI分散性及导电复合材料电导率的影响,同时,利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等分析测试技术对复合材料的微观特征进行了分析.SZ-82数字式四探针测试电导率分析得出PANI在ABS中的逾渗阈值约为40%,混炼4次后消除团聚,相对于PANI添加20%的偶联剂导电效果最佳.     

溶液共混法制备改性碳纳米管/尼龙12复合材料的性能研究

将纯碳纳米管通过浓酸氧化改性,然后通过溶液共混法制备改性碳纳米管/尼龙12复合材料的粉末.红外光谱分析表明,经过酸氧化处理,碳纳米管表面接上了羧基和羟基等极性官能团;光学图像表明改性后的碳纳米管与有机溶剂的相容性和分散性得到较好地改善;热重分析可知碳纳米管的加入提高了材料的热稳定性;力学性能测试显示碳纳米管与尼龙12通过溶液共混法制得的样品抗拉强度比熔融共混法制备的样品提高了3%.     

聚合物/碳纳米管导电复合材料研究进展

在聚合物基体中加入碳纳米管可以制备综合性能优异的导电聚合物复合材料,而具有取向结构的聚合物/碳纳米管复合材料在光、电、磁、生物功能材料中具有潜在的应用前景.基于碳纳米管的电学性质,综述了聚合物/碳纳米管导电复合材料的三种制备方法(熔融共混法、溶液共混法和原位聚合法)以及国内外研究进展,着重介绍了具有取向结构的聚合物/碳纳米管导电复合体系的制备方法,包括模板组装、力场排列、电场排列以及磁场排列等,并分析比较了各种方法的基本原理和特点.最后对聚合物/碳纳米管导电复合材料的应用情况及研究前景进行了初步的探讨.     

银/聚偏氟乙烯电介质复合材料性能研究

采用溶液共混法制备银(Ag)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料,研究了Ag粉体积分数及粒径对复合材料介电性能、击穿场强等的影响。结果表明,复合材料的介电常数随填料的体积分数的增加而增大,当Ag粉体积分数为17%时最佳,之后介电常数开始下降。在Ag粉体积含量相同条件下,添加小粒径Ag粉比大粒径Ag粉更有利于提高复合材料介电性能。X射线衍射分析结果表明,Ag在复合材料制备过程中无分解及氧化,适量填充Ag粉有助于复合材料击穿场强的提高。     

碳纳米管与三维石墨烯协同提高导热硅脂的热性能

以二甲基硅油为基础油,碳纳米管(carbon nanotubes, CNT)/三维石墨烯(3D graphene, 3D rGO)复合碳材料为导热填料制备导热硅脂。研究表明,仅以CNT为导热填料时,管径小而管长长的CNT更有利于改善硅脂热性能。当总导热填料量为6%, CNT/3D rGO复合碳材料中CNT和3D rGO质量比为3:1时,导热硅脂的热导率提高近26%。CNT的加入对3D rGO起到了分隔和桥连的作用,短而细的CNT更有利于三维热传导网络的形成,进而可提高导热硅脂的热传导性能。