聚合物/碳纳米管复合材料研究进展

聚合物／碳纳米管复合材料近年来引起人们广泛的关注。本文综述了聚合物／碳纳米管复合材料的研究进展，重点介绍了聚合物／碳纳米管复合材料的类型、制备方法及力学、电学和光学性能等。     

聚合物/碳纳米管纳米复合材料性能研究进展

碳纳米管(CNT)可改善聚合物材料的诸多性能,是本世纪最有前景的改性剂之一.文中综述了近5年来,在聚合物/碳纳米管纳米复合材料(PCNC)多项性能(力学、电、热、阻燃、流变等)研究上取得的最新研究进展,讨论了材料中CNT的质量及含量、分散性、定向程度及表面化学改性(官能化)等因素与材料性能间的关系,还探讨了这类材料具有...     

聚合物/碳纳米管纳米复合材料研究进展

碳纳米管及其聚合物基纳米复合材料的研究是材料科学领域一个重要的研究方向,本文介绍了近年来碳纳米管的表面改性方法以及聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法、力学性能、导电性等方面的研究进展。     

碳纳米管/聚合物基复合材料研究进展

具有独特结构与优异性能的碳纳米管(CNTs)已成为聚合物复合材料的理想添加剂。介绍了CNTs/聚合物复合材料的制备方法及其在力学、电学和热学性能研究中取得的最新进展。分析了CNTs的含量、分散性、取向性以及表面功能化等因素对复合材料性能的影响。提出了CNTs/聚合物复合材料研究过程中面临的一些问题,并展望了这类复合材料的应用前景。     

碳纳米管/聚合物基复合材料的研究进展

简要介绍了碳纳米管的结构及其分散性,说明碳纳米管具有一维结构及中空的内部结构,极高的化学稳定性,易于团聚.影响碳纳米管分散体系稳定性的关键是空间效应,所以末端亲水基团的结构和性能将明显影响碳纳米管的分散.碳纳米管在基体中的良好分散使复合材料力学性能大幅度提高,并且由于其优良的光电性能,加入碳纳米管也可显著提高复合材料的光电性能和导电性能.此外,碳纳米管石墨层的本质及独特的结构和尺寸,使碳纳米管在提高复合材料的热性能方面也有很大贡献.     

碳纳米管纸/聚合物复合材料制备及其性能研究进展

碳纳米管纸(又称巴基纸)/聚合物复合材料是纸状的碳纳米管薄层和聚合物复合制成的新型高性能复合材料。巴基纸/聚合物复合材料的制备方法主要有真空过滤热压法、原位电化学法和等离子体法。此种新型碳纳米管复合材料具有优异的电磁屏蔽、力学和电学性能。综述了巴基纸/聚合物复合材料的制备方法、性能及其应用前景。     

碳纳米管的功能化及其在聚合物结构复合材料中的应用

总结了可用于复合材料制备的碳纳米管的功能化形式和内容,简要评述了功能化碳纳米管在聚合物结构复合材料制备中的应用情况,并展望了今后的研究方向。     

快速固化碳纳米管/苎麻纤维/环氧树脂复合材料层板的制备与性能

针对植物纤维/树脂基复合材料高性能化问题,本研究以羟基化碳纳米管/无水乙醇分散液预先浸渍苎麻纤维织物,得到了碳纳米管分散均匀的碳纳米管/苎麻纤维多尺度复合织物,并进一步以快速固化环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI)制备了碳纳米管改性的苎麻纤维/环氧树脂基复合材料层板(PRFC)。研究结果表明,相比未采用碳纳米管改性的苎麻纤维/环氧树脂复合材料(RFC),PRFC的弯曲强度提高14.7%,冲击强度提高20.9%。相比碳纳米管预先分散于环氧树脂基体中制备的碳纳米管改性苎麻纤维/环氧树脂复合材料(MRFC),PRFC的力学性能提高更显著。同时,PRFC的吸湿性能比MRFC和RFC的明显降低。     

碳纳米管增强聚合物复合材料的研究进展

论述了碳纳米管/聚合物纳米复合材料的各种制备方法和最新进展。详细讨论了碳纳米管/聚合物纳米复合材料的结构和性能,并对今后的研究方向进行了展望。     

碳纳米管/环氧树脂复合材料研究进展

概述了碳纳米管及环氧树脂的性质,分别介绍了物理共混法和化学改性法制备碳纳米管/环氧树脂复合材料;主要涉及多壁碳纳米管/环氧树脂和单壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的电学和力学性能以及碳纳米管与环氧树脂之间的界面相互作用,并讨论了碳纳米管在环氧树脂中的分散效果、取向作用等对此类复合材料性能的影响;最后探讨了该研究领域存在的问题及今后可能的发展方向.     

碳/碳复合材料纤维束/基体界面强度的表征

为了获得准确表征纤维束界面强度的方法,对影响纤维束界面强度的因素进行了研究.通过顶出方法对纤维束界面强度进行表征,利用SEM和Micro-CT研究了纤维束界面层微结构对纤维束界面强度的影响,并通过有限元分析方法对纤维束界面的断裂行为进行分析.结果表明：在纤维束界面层含有不同程度的脱粘和裂纹缺陷结构,影响了纤维束的界面强...     

碳纳米管增强聚合物复合材料力学性能及摩擦磨损性能研究进展

本文主要就近几年来碳纳米管、增强聚合物复合材料制备及其力学性能、摩擦磨损性能影响方面研究进展,作一简要介绍.     

Computational and experimental study of interfacial bonding of single-walled nanotube reinforced composites

In the development of nanotube reinforced polymer composites, one of the fundamental issues that scientists and engineers are confronting is the nanotube/polymer interfacial bonding, which will determine load transfer capability from the polymer matrix to the nanotube. In this paper, the interfacial bonding of single-walled nanotube (SWNT) reinforced epoxy composites was investigated using a combination of computational and experimental methods. The interfacial bonding was predicted using molecular dynamics (MD) simulations based on a cured epoxy resin model, which was constructed by incorporating three-dimensional cross-links formed during curing reaction. Based on the pullout simulations, the interfacial shear strength between the nanotube and the cured epoxy resin was calculated to be up to 75 MPa, indicating that there could be an effective stress transfer from the epoxy resin to the nanotube. In the experiments, single-walled nanotube reinforced epoxy composites were fabricated, characterized and analyzed. The uniform dispersion and good interfacial bonding of the nanotubes in the epoxy resin resulted in a 250–300% increase in storage modulus with the addition of 20–30 wt% nanotubes. These experimental results provided evidence of stress transfer in agreement with the simulation results.     

Interfacial load transfer in carbon nanotube/ceramic microfiber hybrid polymer composites

Growing carbon nanotubes (CNTs) on the surface of fibers has the potential to modify fiber–matrix interfacial adhesion, enhance the composite delamination resistance, and possibly improve its toughness and any matrix-dominated elastic property as well. In the present work aligned CNTs were grown upon ceramic fibers (silica and alumina) by chemical vapor deposition (CVD) at temperatures of 650 °C and 750 °C. Continuously-monitored single fiber composite (SFC) fragmentation tests were performed on pristine as well as on CNT-grown fibers embedded in epoxy. The critical fragment length, fiber tensile strength at critical length, and interfacial shear strength were evaluated. Significant increases (up to 50%) are observed in the fiber tensile strength and in the interfacial adhesion (which was sometimes doubled) with all fiber types upon which CNTs are CVD-grown at 750 °C. We discuss the likely sources of these improvements as well as their implications.     

定向碳纳米管/炭纳米复合材料形貌和显微结构

以CVD法定向碳纳米管(ACNTs)阵列为骨架,利用化学气相渗透(CVI)工艺制备了新型定向碳纳米管/炭(ACNT/C)纳米复合材料。通过偏光金相显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等分析方法对其显微结构和热解炭沉积机理进行了研究。结果表明:所制ACNT/C纳米复合材料的热解炭结构主要为类粗糙层结构,围绕碳纳米管生长的热解炭石墨层片结构清晰,并且碳纳米管和热解炭之间具有良好的界面结合;而在相同工艺条件下围绕炭纤维生长的热解炭为典型的光滑层结构。这可能是由于在热解炭沉积过程中存在碳纳米管"诱导"沉积过程,即沿着碳纳米管径向的离域化共轭π键和具有类似结构的芳香族大分子通过π-π非共价键作用相结合,并在CNTs纳米尺寸的影响下,芳香族大分子按照"软取向"(Softepitaxy)围绕碳纳米管生成环形层片状类石墨结构的热解炭。该研究结果有望为热解炭的可控沉积起到一定的借鉴作用。     

碳纳米管聚合物复合材料弹性模量预测模型研究进展

碳纳米管具有优异的力学、电学、光学和磁学等性能,是聚合物复合材料理想的增强体。弹性模量是材料重要的力学性能参数之一,本文介绍了近年来碳纳米管聚合物复合材料弹性模量的研究状况,综述了混合法则、Hashin-Shtrikman模型、Cox模型、Halpin-Tsai模型和数值模拟法预测碳纳米管聚合物复合材料弹性模量的方法,并提出了研究中面临的一些问题以及发展方向。     

高性能二维碳/碳复合材料的制备与性能

为获得高性能热结构复合材料,以国产T300碳纤维为原料,通过碳布预浸料交替铺层热压及液相浸渍裂解工艺方法制备了一系列二维碳/碳复合材料,并对二维碳/碳复合材料的微观结构特征、力学性能及烧蚀性能进行了测试与分析。研究结果表明:碳布规格及制备工艺对二维碳/碳复合材料力学性能有较大影响,当碳布规格选用八枚缎纹、经过碳化预处理且高温处理温度达到2 300℃时,二维碳/碳复合材料表现出较好的综合性能,拉伸强度和层间剪切强度的最大值分别高达301 MPa和12.4 MPa,达到了国际先进水平;在模拟典型服役环境考核状态下,制备的不同规格二维碳/碳复合材料的烧蚀性能基本相当,均未出现由于层间强度偏低而发生的烧蚀揭层现象,表现出较好的烧蚀均匀性和结构可靠性。      

可降解碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备及性能

利用丙交酯的开环聚合反应成功地制备了单壁碳纳米管/聚乳酸复合材料, 研究了其降解性和热稳定性。通过红外光谱(FTIR)、 Raman光谱、 热失重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究, 证明乙二醇功能化的单壁碳纳米管能够参与丙交酯的开环聚合反应, 并在碳纳米管侧壁成功接枝聚乳酸链, 得到的复合材料在碱性溶液中容易降解。差示热分析(DSC)表明, 功能化单壁碳纳米管/聚乳酸复合材料的玻璃化转变温度与纯聚乳酸相比有所提高。      

碳纳米管膜/电解液界面的整流效应

对碳纳米管(CNT)膜/电解液(电解质溶液)界面的整流效应进行了研究。实验所用的碳纳米管用热灯丝化学气相沉积法(CVD)合成,整流效应通过分析其伏安特性来研究。结果发现,在室温下与一定浓度的电解液中,碳纳米管膜/电解液界面呈现出较强的整流效应,且该效应随电解液温度和浓度的增大而增强,重点讨论了碳纳米管膜/电解液界面整流效应的产生机制。