碳纳米管的化学镀铜

碳纳米管因其优异的力学、物理性能, 是一种理想的复合材料增强体, 但其与基体金属的润湿性较差.通过化学镀在碳纳米管表面镀上一层连续的铜镀层, 以改善碳纳米管与金属基体的润湿性, 增强界面结合力.通过TEM观察表明: 由于碳纳米管长径比大, 反应活性低, 表面曲率大, 直径细和镀层薄(50～100nm), 使碳纳米管很难得到完整的镀层.通过对镀前处理工艺(氧化、敏化、活化)的优化以增加活化点, 对传统镀液配方的调整使镀速尽可能低, 成功地在碳纳米管上镀覆一层铜, 为碳纳米管复合材料制备打下了良好的基础.     

碳纳米管铅锡复合减摩镀层的内应力研究

采用复合电沉积方法在紫铜片上制备碳纳米管铅锡合金复合减摩镀层;用阴极弯曲法研究了电流密度和镀液温度对碳纳米管铅锡复合镀层内应力的影响;在不同碳纳米管浓度的镀液中制备了复合镀层的试样,用X射线衍射法测定了各复合镀层的内应力.结果表明,碳纳米管铅锡合金复合镀层的内应力随电流密度的增加而升高,但随镀液温度的升高而降低.保证电流密度和镀液温度不变,碳纳米管的含量为2g/L,复合镀层的内应力降至最低;碳纳米管在镀层中的弥散分布起到了应力传递作用,减少了应力集中而产生的微裂纹.     

电刷镀镍／炭纳米管复合纳米镀层的结构与耐磨性能

用含碳纳米管的快速镍电刷镀液制备了镍／碳纳米管复合纳米镀层。研究了镀液中碳纳米管含量对镀层平均晶粒尺寸、显微结构、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明：镀液中碳纳米管含量对镍刷镀层的平均晶粒尺寸和微结构有显著的影响，当镀液中碳纳米管含量为4％（质量分数）时，镀层有约16nm的最小晶粒尺寸：镀层的硬度和耐磨性与镀层的平均晶粒尺寸有非常好的对应关系：碳纳米管的弥散强化作用导致镀层晶粒细化和结构致密化，从而有效地改善了镀层的力学性能和耐磨性能。     

碳纳米管／锡基轴瓦合金复合减摩镀层的制备

采用复合电沉积方法在铜基轴瓦合金的表面制备碳纳米管/锡基轴瓦合金复合减摩镀层,研究了电沉积工艺参数对碳纳米管/锡基复合镀层的组织与性能的影响.结果表明,当阴极电流密度为1.5A/dm2,镀液中碳纳米管的质量浓度为2 g/L、镀液的pH值为1时,镀层生长良好,碳纳米管分布均匀.     

高速电喷镀纳米复合镀层组织与性能研究

采用高速电喷镀工艺制备纳米Ni/PTFE复合镀层.研究了电流密度、镀液中纳米PTFE含量等工艺参数对镀层性能的影响.研究结果表明,提高电流密度可显著提高复合镀层的沉积速率、镀层与基体的结合强度以及镀层的耐腐蚀性;镀层与基体的结合强度随镀液中PTFE的加入量的改变而变化,当加入量为10ml/L时,镀层经30次热震试验后,镀层无明显剥落;Ni与纳米PTFE共沉积可显著改善镀层的酎腐蚀性能.     

WC含量对Ni-WC复合镀层摩擦磨损性能的影响

采用复合电沉积技术在45钢基体表面制备了Ni-WC复合镀层,利用扫描电镜、X射线衍射以及能谱分析对复合镀层的截面形貌及相结构进行了观察分析,探讨了镀液中WC颗粒含量对镀层显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,WC颗粒均匀地分散于镀层中并由Ni基质包覆,镀层与基体结合良好,镀态下镀层为晶态结构。当镀液中WC颗粒含量为25g/L时,镀层的显微硬度、摩擦磨损性能均达到最佳。     

化学镀Ni-P-W/Al2O3 复合镀层与NdFeB基体的结合强度研究

采用化学镀方法,在NdFeB磁性材料表面施镀Ni-P-W/Al2O3复合镀层,观察了镀层表面的微观形貌,测定了镀层的相组成,并且对基体与镀层间的结合强度进行了测试.结果表明:形成了胞状交叠的致密Ni-P-W/Al2O3复合镀层,纳米Al2O3颗粒弥散分布于Ni-P-W合金中;Al2O3颗粒与Ni-P-W共沉积有利于提高镀层与基体间的结合强度,镀液中Al2O3的质量浓度为5～10 g/L时,基体与镀层间的结合强度最好.     

Ni-P-石墨化学复合镀工艺研究

用化学复合镀方法在45钢基体上镀覆Ni-P-石墨复合镀层,研究了在不同施镀工艺条件下,对镀层中石墨粒子体积分数的影响,结果表明,当镀液中石墨质量浓度约为2g/L、搅拌速度420r/min、施镀温度为80℃、镀液的pH值为1时,镀层中石墨的体积分数达到最高.     

铜含量对镁合金化学镀Ni-Cu-P镀层性能的研究

为研究镀液中不同铜离子含量对镁合金AZ91D化学镀Ni-Cu-P镀层性能的影响,采用硫酸镍为镍源,在镁合金化学镀Ni-P的镀液中加入不同含量的铜离子,可直接得到不同的Ni-Cu-P镀层,但都较均匀致密,结合力良好.经过耐醋酸腐蚀、磨粒磨损试验,结果表明:在硫酸铜含量为0.5g/L的镀液中获得的Ni-Cu-P镀层,较基体的耐蚀性提高了0.84倍,耐磨性提高了0.56倍.由此得出结论:镀液中硫酸铜含量为0.5g/L,所得到的镀层性能最佳.     

高速电喷镀纳米复合镀层组织与性能研究

采用高速电喷镀工艺制备纳米Ni／PTFE复合镀层。研究了电流密度、镀液中纳米PTFE含量等工艺参数对镀层性能的影响。研究结果表明，提高电流密度可显著提高复合镀层的沉积速率、镀层与基体的结合强度以及镀层的耐腐蚀性：镀层与基体的结合强度随镀液中PTFE的加入量的改变而变化，当加入量为10ml／L时，镀层经30次热震试验后，镀层无明显剥落：Ni与纳米PTFE共沉积可显著改善镀层的耐腐蚀性能。     

碳纳米管增强复合材料研究与展望

本文概述了碳纳米管的性能、制备方法和增强复合材料的发展现状;对碳纳米管增强金属陶瓷做了初步探讨。     

镍纳米颗粒填充碳纳米管的制备和表征

采用阳极弧放电等离子体技术制备了Ni纳米颗粒填充的碳纳米管,并利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线能量色散分析谱仪(XEDS)等测试手段对样品的化学成分、形态和物相结构等特征进行了表征。结果表明,采用本实验的方法能获得大量的被纳米金属颗粒填充的碳纳米管,内部填充物为fcc结构的Ni纳米颗粒,外围薄层为石墨碳层。碳纳米管的外径在30~40nm范围内,壁厚5~8nm,内部填充的纳米颗粒呈球形和椭球形,粒径均匀。     

含碳纳米管的Sn-58Bi钎料的制备及其钎焊性

采用球磨—低温冶炼法制备了不同碳纳米管含量的Sn-58B i-CNTs钎料,借助SEM,EDS和DSC等分析手段研究了碳纳米管在钎料合金中的形态以及碳纳米管对Sn-58B i合金焊点拉脱强度的影响.结果表明,经过钎料低温冶炼后,碳纳米管能够部分加入到Sn-58B i合金中形成复合钎料;Sn-58B i-0.03%CNTs复合钎料在焊盘上的润湿性得到了提高,且微量碳纳米管的加入对钎料熔点的影响不大;碳纳米管在焊点中弥散分布使钎料的组织得到细化,并通过对焊点微观断裂机制的影响,提高焊点的可靠性.     

Polypyrrole/MWNT nanocomposites synthesized through interfacial polymerization

Polypyrrole/carbon nanotubes (CNTs) composites were synthesized by dispersion of organically modified multiwall carbon nanotubes during an interfacial polymerization of pyrrole. During the polymerization, the carbon nanotubes are entrapped by the polymer chains and the nanocomposite is formed in the interphase between two immiscible solvents. The method favours a better dispersion of the nanotubes in the polypyrrole offering enhanced electrical properties. The characterisation of the composite material has been established by XRD, TGA analysis and electron microscopy techniques.     

Electroless plating Ni-P matrix composite coating reinforced by carbon nanotubes

Ni-P matrix composite coating reinforced by carbon nanotubes (CNTs) was deposited by electroless plating. The most important factors that influence the content of carbon nanotubes in deposits, such as agitation, surfactant and carbon nanotubes concentration in the plating bath were investigated. The surface morphology, structure and properties of the Ni-P-CNTs coating were examined. It is found that the maximum content of carbon nanotubes in the deposits is independent of carbon nanotubes concentration in the plating bath when it is up to 5 mg/L. The test results show that the carbon nanotubes co-deposited do not change the structure of the Ni-P matrix of the composite coating, but greatly increase the hardness and wear resistance and decrease the friction coefficient of the Ni-PCNTs composite coating with increasing content of carbon nanotubes in deposits.     

碳纳米管-银复合材料力学性能研究

采用粉末冶金方法制备碳纳米管-银复合材料，研究了碳纳米管的含量对碳纳米管-银复合材料的硬度、抗弯强度影响。实验表明：当碳纳米管的含量小于11％时，复合材料的密度、硬度较好，碳纳米管起到了增强作用；当碳纳米管的含量大于11％时，由于碳纳米管的团聚，导致复合材料密度、硬度迅速下降；由于碳纳米管和银的弱界面结合，以及碳纳米管在拉应力条件下载荷传递的效力比在压应力时低，使得碳纳米管对复合材料抗弯强度的增加不明显。     

低温等离子体对碳纳米管表面改性的研究进展

首先介绍了应用于碳纳米管表面改性的产生低温等离子体的常用方法及其优缺点。 然后阐述了低温等离子体对碳纳米管的不同改性方法,改性后碳纳米管表面含氧官能团含量增加或接枝上大量新的化学基团。 探讨了对改性前后碳纳米管的分析方法,用水接触角测试技术表征亲疏水性,用光谱分析技术表征化学元素和化学基团,用扫描电镜透射电镜等分析表面形态。 最后对低温等离子体改性后的碳纳米管在环境保护和复合材料等领域中的研究进展情况进行了综述,并指出目前存在的问题和今后的发展方向。     

Functionalization of multiwalled carbon nanotubes and related polyimide/carbon nanotubes composites

A low molecular weight tree-type polyimide was used to modify the surface of multiwalled carbon nanotubes. The modified carbon nanotubes exhibited excellent dispersion in organic solvent; and the polyimide/carbon nanotubes composite film basic on such carbon nanotubes shows enlarged combination property compared with the composite film from acid-carbon nanotubes. Meanwhile, an electric conductivity was introduced to the composite film, and the thermal properties have also been developed.     

激光熔铸多壁纳米碳管增强铝基复合材料

利用激光熔铸技术制备多壁纳米碳管增强铝基复合材料,并使用SEM、XRD对其熔铸成形性以及纳米碳管与基体金属界面结合行为进行观察和分析.结果表明,在单位面积激光能量为800×105J/m2时,纳米碳管增强铝基复合材料能够熔合而不破坏纳米碳管结构;在该复合材料中适量添加表面张力较低的金属Mg,可降低基体铝的表面张力,进而降低铝-纳米碳管的液固界面能,改善铝合金和纳米碳管的润湿性;当纳米碳管含量为5%(质量分数)时,并添加3%(质量分数)合金化元素Mg,激光熔铸的复合材料熔合性较好,铸块致密,在复合铸块的断口上能观察到增强体纳米碳管.     

Electrochemical production of Sn-filled carbon nanotubes in molten salts

Sn-filled carbon nanotubes(CNTs) were prepared in situ by electrolysis of graphite in molten LiCl/SnCl2 mixtures. Transmission electron microscopy(TEM) investigation shows that the as-made products contain abun-dance of carbon nanotubes and most of them are filled with metal nanoparticles or nanorods. Some nanotubes are e-ven inserted with long continuous nanowires more than several micrometers in length. Selected area electron diffrac-tion(SAED) patterns and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS) of the filled nanotubes confirm the presence of Sn inside the nanotubes. The encapsulated Sn was further identified as β-Sn with tetragonal structure. Based on the experimental results, a possible growth mechanism of the Sn-filled nanotubes was also discussed.