CNTs含量对CNTs/Al微观组织及力学性能的影响

为增加碳纳米管(CNTs)在铝基体中的分散性,利用机械球磨-真空热压烧结工艺制备碳纳米管/铝(CNTs/Al)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和万能摩擦磨损实验机,研究了CNTs质量分数对CNTs/Al复合材料微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:CNTs经超声波预先分散后分散性增加;当CNTs质量分数为2.0%时,复合材料中CNTs与Al粉之间表现出较好的相容性;随着CNTs含量进一步增加,CNTs团聚现象严重;热压烧结温度600℃时,随着CNTs添加量的增加,铝基复合材料的屈服强度和抗拉强度呈现出明显的先增大后降低的趋势,同时,CNTs/Al复合材料的摩擦因数和磨损率随CNTs含量的增大先减小后增加;CNTs质量分数为2.0%时,复合材料的屈服强度最大值为116 MPa,抗拉强度最大值为245 MPa,与纯Al基体相比,分别提高了78%和1.9倍.2.0%CNTs/Al复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,其摩擦系数和磨损率呈现平缓趋势,复合材料的磨痕最浅.     

热压烧结及轧制工艺对CuCr/CNTs复合材料组织与性能的优化

基于电工材料高电导、高强度的发展需求,本工作通过粉末真空热压烧结成功制备出微量Cr元素掺杂的功能化碳纳米管增强铜基复合材料(CuCr/CNTs),系统研究了热压烧结及轧制工艺对复合材料电导率和力学性能的影响.研究发现,在烧结温度为900℃、保温1 h、保压压力为50 MPa的工艺下,样品的电导率高达96.2％IACS,硬度为73.0HV.通过对微观组织与性能的分析,发现热压烧结工艺显著影响基体晶粒的尺寸以及界面处碳化物的数量,界面处适量Cr3 C2纳米相的存在可以改善界面润湿性,增强界面结合,有利于电流传递和载荷传递.通过进一步冷轧,CNTs定向排列并均匀分散,样品的电导率和力学性能均有提升,在电导率保持96.6％IACS时,其屈服强度可达311 MPa,拉伸强度达到373 MPa,具有非常好的工程应用前景.     

添加CNTs对铝合金性能的影响研究

采用片状粉末冶金法在Al-Cu合金中加入CNTs,比较了加入CNTs前后材料的密度、电导率、硬度、拉伸强度和高温流变行为,结合扫描电镜、透射电镜分析了性能变化的原因。结果发现,CNTs的添加导致合金的晶粒细化,使合金的硬度增加、抗拉强度增加;Al-Cu合金基体和CNTs/Al-Cu复合材料高温应力应变曲线变化趋势一致,但由于CNTs的增加导致复合材料在不同的变形温度和变形速率下,流变应力比基体高,在低温和高变形速率下特别明显。     

CNTs/PPG/PP复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法(DSC)研究了碳纳米管(CNTs)加入量和降温速率对CNTs/接枝马来酸酐聚丙烯(PPG)/聚丙烯(PP)复合材料(CNTs/PPG/PP)的非等温结晶过程的影响,并采用Jeziorny法对DSC结果进行动力学分析。结果表明:当降温速率为20℃/min时,加入CNTs可提高复合材料的结晶温度,当CNTs加入量为1.0%(wt,质量分数)条件下,复合材料的结晶峰温度为117.6℃,比未加CNTs时提高了2.0℃,CNTs的加入同时还使得复合材料结晶度增大,结晶速率加快,且均随着CNTs加入量的增加而增大;CNTs起到了异相形核作用,改变了PP基的形核方式和晶体长大方式;降温速率的增大使得复合材料将在更低的温度下结晶,结晶度增大。     

单壁纳米碳管/聚酰亚胺复合材料的制备及导电特性

采用熔融聚合法和反复机械拉伸法,制备出定向排列单壁纳米碳管(SWNTs)/聚酰亚胺(PI)复合材料。研究了纳米碳管在复合体中的排列和分散情况。讨论了填充纳米碳管的质量分数对复合材料导电性能的影响,发现SWNTs填充质量分数很少时,复合体系呈现渗流行为,表现出良好的导电性和各向异性,其电导率随着填充纳米碳管的质量分数增加,电导率增大,而且在其拉伸方向比其垂直方向显示出较高的电导率,沿着其拉伸方向的渗流阈值比其垂直方向要低,说明单壁碳纳米管在复合物材料中呈现出良好的排列和均匀分散。     

不同物相电沉积CNTs对C/SiC复合材料力学性能的影响

采用电沉积法与化学气相渗透(CVI)法将碳纳米管(CNTs)分别引入到碳纤维表面和SiC基体中,制得了不同物相电沉积CNTs的C/SiC复合材料(CNTs-C)/SiC和C/(CNTs-SiC)。研究了CNTs沉积物相对C/SiC复合材料力学性能的影响,分析了不同CNTs沉积物相的C/SiC复合材料的拉伸强度及断裂机制。结果表明:相较于未加CNTs的C/SiC复合材料,CNTs沉积到碳纤维表面的(CNTs-C)/SiC复合材料的拉伸强度提高了67.3%,断裂功提高了107.2%;而将CNTs引入到SiC基体中的C/(CNTs-SiC)复合材料的断裂功有所降低,拉伸强度也仅提高了6.9%,CNTs没有表现出明显的增强增韧效果;C/(CNTs-SiC)复合材料与传统的C/SiC复合材料有相似的断裂形貌特征,断裂拔出机制类似,主要为纤维增强增韧,CNTs的作用不明显。     

肿瘤热疗用CNTs/Fe_3O_4热种子复合材料的制备及表征

采用化学共沉淀结合水热处理的方法,控制一定的反应条件,制备了微波肿瘤靶向热治疗用碳纳米管/四氧化三铁(CNTs/Fe3O4)热种子材料,并对所得的复合材料进行了相应的检测。实验结果表明:Fe3O4纳米小粒子在CNTs的表面包覆均匀,具有普遍性CNTs/Fe3O4复合材料具有纯Fe3O4相似的超顺磁性,当CNTs的质量分数为10%时,其比饱和磁化强度为64.53emu/g,矫顽力为14.03Oe,可以实现CNTs在磁场中的定向;CNTs/Fe3O4复合材料在0～5GHz范围内具有较好的吸波性能,当CNTs的质量分数为4%时,CNTs/Fe3O4复合材料的吸收峰在2.2GHz附近,反射率达-19dB,频宽为1G左右。因此,CNTs/Fe3O4复合材料有望作为热种子材料用于肿瘤热疗。     

浮动催化CVD法CNTs膜及CNTs膜/环氧复合材料拉伸特性

针对浮动催化化学气相沉积(CVD)法制备的碳纳米管(CNTs)膜,首先采用红外光谱表征分析了包覆在CNTs表面的无定形物质的组成,然后分别采用热处理和酸洗处理方法,考察了CNTs膜中无定形物和残留Fe催化剂对CNTs膜拉伸取向行为的影响。结果表明:采用CVD法制备的CNTs膜中CNTs表面无定形物为含氧或烷烃、烯烃类低聚物,可通过350℃有氧热处理基本去除。该CNTs膜的牵伸取向重排行为受组成影响显著,CNTs表面的低聚物可增强CNTs的管间黏结作用,Fe催化剂颗粒成为CNTs网络结构的交联结点,两者均有利于提高CNTs的取向程度和聚并成束的尺寸,进而提高CNTs膜的拉伸稳定性和断裂韧性。牵伸取向后CNTs膜与环氧树脂溶液的浸润性提高,其CNTs膜/环氧复合材料的拉伸强度和模量达到1228MPa和94.5GPa,相比初始无规CNTs膜/环氧复合材料的分别提高了337%和729%。      

碳纳米管填充聚合物复合材料的介电性能研究

本文研究了未经处理的多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯(MWNT/PVDF)复合材料体系的介电性能.发现,在低频下,复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加,当体积分数为2.0%时,介电常数高达300左右,并且复合材料的渗流阈值仅为1.61%(体积分数).MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流阈值较低.发生渗流效应时,复合材料的介电损耗低于0.4,与频率无关.因此,可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度改善PVDF基复合材料的介电性能.     

UHMWPE/CNTs导电复合体系的电性能

制备了低逾渗值的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/多壁碳纳米管(CNTs)导电复合材料,CNTs分布于UHMWPE粒子的表面和界面处。研究了UHMWPE/CNTs复合材料的温度电阻行为,发现在基体熔点附近,电阻急剧增加,并达到一最大值,然后电阻开始下降,体现负温度电阻效应(NTC)。分析了复合材料电阻松弛时间的升温速率的依赖性,结果表明,升温速率越快,电阻的松弛时间越短。