纳米碳管水泥基复合材料的DC I-V及AC阻抗特性

结合表面活性剂及超声分散方法将0.1%的多壁纳米碳管（MWNTs）掺入水泥基体中,浇筑成型纳米碳管水泥基复合材料（MWNTs/CC）.分别采用DC电源、AC信号源供电,四电极法测试MWNTs/CC及空白参比（Plain/C）试件的DCⅠ-Ⅴ及AC阻抗模图.相比于Plain/C,MWNTs/CC试件的DCⅠ-Ⅴ曲线斜率与线性度有明显的提高;在10^2～10^3Hz的AC频率区间,其AC阻抗模也有显著的降低.表明少量长径比高、电导性佳的MWNTs纤维,在外加电场的作用下就能通过其优良的宏观隧穿效应实现在介电水泥基体中相互导通.     

纳米碳管水泥基复合材料的电阻性能

以水泥为基体、多壁纳米碳管(MWNTs)为增强组分,采用表面活性剂超声分散方法,混合成型制备了MWNTs纤维增强水泥基材料(FRCs).探讨了各组FRCs试件体积电阻率(ρv)随MWNTs质量分数(w),含水率(X),荷载(σ)的变化规律.结果表明:FRCs的ρv随w增加而逐渐降低,当w达2%时,ρv只有1.83kΩ·cm左右;除w为2%的NFC5外,其他组FRCs的X对其ρv影响显著,尤其是水分扩散梯度较大时;除空白NFC0试件外,五组FRCs试件均有一定的压敏效应,但只有w为0.5%的NFC3试件的相对ρv变化(Δρv)随着σ持续增加呈现明显而均匀的变化,且能很好地表征试件内部微裂缝发展特征过程.     

腔体压力对纳米碳管结构的影响

在镍催化剂的催化作用下，利用微波等离子体化学气相沉积法合成了纳米碳管，分析了不同腔体压：匀对所合成的碳材料结构的影响．研究表明，当腔体压力增大时，基片温度上升，有利于纳米碳管管状结构的形成，提高纳米碳管的石墨化程度．     

腔体压力对纳米碳管结构的影响

在镍催化剂的催化作用下,利用微波等离子体化学气相沉积法合成了纳米碳管,分析了不同腔体压力对所合成的碳材料结构的影响.研究表明,当腔体压力增大时,基片温度上升,有利于纳米碳管管状结构的形成,提高纳米碳管的石墨化程度.     

纳米碳管/聚醚酮酮复合材料的研究

采用原位聚合法合成了不同纳米碳管（CNTs）含量的纳米碳管／聚醚酮酮（CNTs／PEKK）复合材料，并利用红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析、扫描电镜等对复合材料进行了表征。研究结果表明，在未经有机化处理的情况下，纳米碳管以纳米结构状态分散在基体中，显著地提高了聚醚酮酮的耐热性能，降低了其熔点。     

溶剂环境对纳米碳管分散特征的影响

纳米碳管(CNTs)的环境行为和风险很大程度上受其分散状态的影响.以往对CNTs分散机制的研究主要针对水相体系,适用于水相环境的分散机制能否在其他溶剂环境中适用有待检验.本研究选取聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂,探究了不同溶剂环境下PSS和PVP的吸附及分散CNTs的能力.结果表明,与纯水环境相比,20%乙醇-80%水共混溶液(体积分数)中聚合物及CNTs表面官能团的电离程度均较低,带电量较少,降低的静电排斥力使得PSS在CNTs上吸附增加;而降低的静电吸引力导致PVP在CNTs上吸附降低;同时,20%乙醇-80%水共混溶液中CNTs的分散量均低于纯水中的分散量,这主要是因为电离程度的降低导致CNTs之间的静电斥力降低.     

层合复合材料簧片单元弯曲力学性能

为提高空间可展铰链的运行稳定性和可靠性,减轻结构质量,研究了碳纤维增强层合复合材料簧片单元的弯曲性能.以衡量簧片驱动能力的应变能、稳态弯矩以及簧片自锁能力的屈曲临界弯矩为力学性能指标.分析了可折叠自展开的簧片单元在弯曲折叠过程中,复合材料铺层角度、铺层厚度和簧片截面半径对各性能指标的影响.研究结果表明:随着复合材料铺层角度的增加,簧片驱动能力增强,但其自锁能力基本不变;随着复合材料铺层厚度和截面半径的增加,簧片的驱动能力和自锁能力均增强;随着材料铺层角度、截面半径的增加,簧片的横截面出现截面变形现象且伴随微小回弹.研究结果对于空间簧片式铰链驱动性能的改进具有一定的参考价值.     

剑麻纤维水泥基复合材料弯曲力学性能

通过在水泥基复合材料中掺入不同长度的剑麻纤维,研究剑麻纤维长度对水泥基复合材料抗折强度的影响。试验结果显示,剑麻纤维能有效抑制试件中的细小裂缝,提高试件抗折强度。试件的抗折强度会随掺入剑麻纤维长度的增加而出现先增大后降低的变化规律。剑麻纤维长度超过３ｃｍ时,在水泥基体中会出现较严重的结团、缠绕等现象,试件抗折强度增长率降低。当剑麻纤维长度为３ｃｍ,龄期为２８ｄ时,剑麻纤维水泥基复合材料试件的抗折强度达到最高。     

粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料的研究

用化学镀在纳米碳管表面镀覆了铜及镍,并用粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料,研究了制备工艺的有关参数对其性能的影响．结果表明：不同的工艺参数对复合材料的性能有不同影响,相对其它参数,纳米碳管体积分数显著影响复合材料的综合性能．纳米碳管体积含量在12％左右时,复合材料的致密度和硬度达到较好综合值。     

纳米碳管增强复合材料力学特性的数值分析

用Abaqus建立纳米碳管增强复合材料的平面应变模型,分析了材料的宏观力学特性,研究了在不同碳管添加量、碳管分散性、碳管分布角度以及不同基体情况下,材料力学特性的变化规律,评价了碳管增强效果的影响因素及影响程度。将此方法得到的材料力学性能数据与细观力学模型的理论预测和实验结果进行了比较,验证了该方法的可靠性。     

MMT/EP纳米复合材料的热学和力学性能研究

用原位聚合法制备了蒙脱土／环氧树脂(MMT／EP)纳米复合材料．使用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)表征了复合材料的结构,并对其力学、热学等性能进行了研究．结果表明,复合材料在有机蒙脱土质量分数为2％时,与纯环氧树脂相比,冲击强度提高了21％,马丁耐热温度和最大热分解速率温度均提高5℃,同时固化线性收缩率也有所降低．     

激光熔铸纳米碳管/铝基复合材料的工艺参数

采用激光熔铸工艺制备多壁纳米碳管（MWNTs）增强纯铝复合材料，研究不同铸模条件和激光工艺参数对复合材料熔铸缺陷和组织结构的影响。结果表明：在相同的激光工艺条件下，石墨铸模中激光熔铸的复合材料熔铸缺陷少，组织均匀细小；在相同的激光功率和铸模条件下，扫描速度为60mm/min时，熔铸的复合材料的熔铸缺陷最少，组织最均匀细小。     

界面改性对复合材料力学性能的影响

为了研究不同界面改性方法对复合材料性能的影响,以玄武岩无纬布为增强体、硼酚醛树脂为基体制备复合材料,分别用盐酸和KH-560偶联剂对复合材料的界面进行改性处理,分析不同的界面改性方法对复合材料力学性能的影响.实验表明,KH-560改性有助于复合材料拉伸和弯曲性能的改善,但其复合材料的力学性能并不随着KH-560用量的增加而无限增强,经盐酸处理后的BF/BPR复合材料的力学性能没有提高反而下降.     

填料对木塑复合材料弯曲性能的影响

大掺量添加填料可以大幅度地降低生产成本,但同时也会对材料性能产生一定影响.试验研究了木粉、碳酸钙、粉煤灰的掺量对木塑复合材料弯曲性能的影响.结果表明：随着木粉掺量的增加,木塑材料的弯曲强度先增加后降低,当木粉掺量达到60%时,弯曲强度达到最大值.随着碳酸钙掺量的增加,木塑材料的弯曲强度先增加后降低,当其掺量达到30%时,弯曲强度达到最大值,掺加粉煤灰也呈现相同规律.     

纳米碳纤维复合材料的制备及其力学性能研究

采用浓酸(浓硫酸/浓硝酸)氧化法对纳米碳纤维进行表面处理,在水热和超声分散条件下,制备了纳米碳纤维/环氧树脂复合材料。红外光谱测试结果表明,酸化处理在纳米碳纤维表面引入了羟基和羧基等能参与环氧树脂固化反应的官能团。处理后纳米碳纤维的分散性有了明显的改善和提高。SEM和复合材料拉伸性能测试结果也显示了酸化处理能有效改善纤维与树脂的界面结合状况,提高复合材料的拉伸性能。当酸化处理纳米碳纤维的质量分数为0.1%时,复合材料的拉伸强度达到最大值,是纯树脂的1.8倍,是同含量未处理纳米碳纤维材料的1.6倍。     

温度对碳纤维增强复合材料力学性能的影响

基于ANSYS软件建立了碳纤维增强复合材料有限元模型,采用Newmark法对不同温度下碳纤维增强复合材料的力学性能进行研究。结果表明:温度对碳纤维增强复合材料的应力、变形均有较大影响,碳纤维增强复合材料的应力在25~80℃时,随温度的升高呈明显上升趋势,当温度达到80~100℃时,由于复合材料中的树脂达到其软化温度,碳纤维增强复合材料承载能力显著降低,而100℃之后应力随温度增加呈平缓下降趋势;碳纤维增强复合材料的变形在25~120℃时始终呈上升趋势。     

高纯度纳米碳管的低温合成

以甲醇为碳源,在负载于CaO上的Co催化剂的催化作用下,利用微波等离子体化学气相沉积法低温合成了较高纯度的纳米碳管.经分析认为,等离子体中因甲醇裂解产生的氧离子及含氧基团对无定形碳具有很强的选择性刻蚀能力,为低温合成纳米碳管时提高其纯度创造了条件.     

纳米碳管的非线性热电传输

利用Landauer-Büttiker公式对金属导线/单臂纳米碳管/金属导线结构的热电传输进行理论计算.在有限温度梯度下,利用迭代法计算非线性热电势和热电导,研究表明,热电势和热电导与系统电子的传输行为密切相关,热电势随系统化学势的变化而振荡,且可为正也可为负值,这种行为完全依赖于电子电导的变化.研究结果对分子器件热传输的实际应用有意义.     

高纯度纳米碳管的低温合成

以甲醇为碳源，在负载于CaO上的Co催化剂的催化作用下，利用微波等离子体化学气相沉积法低温合成了较高纯度的纳米碳管。经分析认为，等离子体中因甲醇裂解产生的氧离子及含氧基团对无定形碳具有很强的选择性刻蚀能力，为低温合成纳米碳管时提高其纯度创造了条件。