稀土掺杂碳纳米管/聚氯乙烯复合材料的吸波性能研究

利用La(NO3)3和Ce(NO3)3掺杂的碳纳米管(MWCNTs-La(NO3)3和MWCNTs-Ce(NO3)3)作为吸收剂、聚氯乙烯(PVC)作为基体,制备出MWCNT-La(NO3)3(或Ce(NO3)3)/PVC复合材料。运用透射电子显微镜和X射线衍射仪对MWCNTs、MWCNTs-La(NO3)3、MWCNTs-Ce(NO3)3的微观结构进行表征分析,使用同步热分析仪和矢量网络分析仪对MWCNT/PVC、MWCNT-La(NO3)3/PVC、MWCNT-Ce(NO3)3/PVC复合材料的热解行为和吸波性能进行测试分析。结果表明,在2～18GHz频率范围内,适量掺杂La(NO3)3或Ce(NO3)3可以使MWCNT/PVC复合材料的吸波性能大幅度提高,而热解行为变化不明显。在反射率R<-10dB的范围内,MWCNT-Ce(NO3)3/PVC复合材料的吸收频宽(约为5.4GHz)虽然不及MWCNT-La(NO3)3/PVC的吸收频宽(约为5.6GHz)宽,但是吸收频段和吸收峰峰值均向高频区域移动,有利于提高复合材料的高频吸波性能。     

多壁碳纳米管-丙烯酸酯嵌段共聚物共改性环氧树脂三元复合材料性能

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)和丙烯酸酯嵌段共聚物(ACRBC)协同改性制备了多壁碳纳米管-丙烯酸酯嵌段共聚物/环氧树脂(MWCNTs-ACRBC/EP)三元复合材料。通过FTIR、 XPS和SEM对强酸处理后的MWCNTs的性能进行表征,利用DSC法对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的固化反应参数进行表征,采用DMA对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的耐热性进行表征,采用电子力学试验机对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的力学性能进行测试。结果表明:强酸处理后在MWCNTs表面成功形成反应官能团。采用150℃×1 h+180℃×3 h作为MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的固化工艺, MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的玻璃化转变温度可达197.5℃,提高了13.3%, MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的力学性能提高,抗弯强度为144 MPa,弯曲模量为3662 MPa,冲击强度为19.5 kJ/m^2。     

蒙脱土和碳纳米管共掺改性环氧树脂复合材料的力学性能和热性能

采用有机化蒙脱土(OMMT)和碳纳米管(MWCNTs)2种纳米材料改性双酚A型环氧树脂。通过溶液共混法制备OMMT/EP、MWCNTs/EP、OMMT/MWCNTs/EP环氧树脂纳米复合材料。利用扫描电子显微镜观察了复合材料的冲击断面,测试了复合材料的力学性能和热性能,探讨了OMMT、MWCNTs增韧环氧树脂的机理。结果表明,当试样中OMMT质量分数为4%,MWCNTs质量分数为0.7%时,OMMT/EP、MWCNTs/EP和OMMT/MWCNTs/EP的冲击强度分别达到16.8kJ/m2,23.1kJ/m2,30.4kJ/m2,较未掺杂环氧树脂分别提高了16.7%,60.4%,110%。弯曲强度较未改性环氧树脂分别提高了27.54%,35.74%,54.12%。3种复合材料的热分解温度和马丁耐热温度均较未改性环氧树脂略有提高。     

碳纳米管/四氧化三铁复合材料的电磁波吸收性能(英文)

采用水热法制备碳纳米管(MWCNT)/四氧化三铁(Fe3O4)复合材料,运用透射电子显微镜、X射线衍射仪、振动样品磁强计及网络矢量分析仪等,对复合材料的微观结构、磁性能及电磁波吸收性能(8.2～12.4 GHz,X波段)进行研究和分析。结果表明,磁性Fe3O4纳米颗粒能够较好地包覆在MWCNTs表面上,并且随着反应混合液中Fe2+和Fe3+浓度的增加,MWCNT/Fe3O4复合材料中的Fe3O4含量增加,MWCNT/Fe3O4复合材料的磁性能增强;当反应混合液中的Fe2+和Fe3+的浓度分别为0.02和0.04 mol/L时,MWCNT/Fe3O4复合材料的电磁波吸收性能最佳,具体表现为吸收峰峰值最低,吸收频宽最宽。     

碳纳米管增强水泥复合材料的制备及其力学性能的研究

采用直接掺杂和间接掺杂MWCNT的方法,制备了MWCNT增强水泥基复合材料。利用电子万能试验机和傅里叶变换红外光谱仪研究复合材料的干燥收缩性、抗拉强度、抗压强度以及MWCNT与水泥的界面反应。结果表明,间接法制备的MWCNT/水泥复合材料的抗拉和抗压强度均明显高于直接法,0.1%(质量分数)MWCNT掺杂量下,间接法制备的MWCNT/水泥复合材料抗拉强度比水泥基体可大幅提高25%和31.1%,这主要由于MWCNT与水泥之间具有良好的界面相容性以及间接法制备的MWCNT/水泥复合材料可以有效避免直接法制备复合材料中MWCNT的团聚现象,从而大幅提高MWCNT/水泥复合材料的力学性能。     

混杂功能化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

对多壁碳纳米管(MWCNTs)分别进行共价、非共价和混杂功能化改性, 然后采用溶液共混法, 将三种功能化类型的MWCNTs按不同质量分数分别加入环氧树脂(EP)制备MWCNTs/EP复合材料。通过拉伸试验和热重分析, 研究MWCNTs的功能化类型及含量对复合材料力学性能和热学性能的影响, 并对复合材料拉伸试件断面进行SEM观察分析。结果表明: 与共价功能化复合材料(MWCNTs-Epon828/EP)和非共价功能化复合材料(MWCNTs-PPA/EP)相比, 混杂功能化复合材料(MWCNTs-Epon828-PPA/EP)的力学性能和热学性能最佳。当MWCNTs质量分数为0.3%时, 其拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率较纯EP分别提高30%, 62%和26%。      

碳纳米管有序排列对碳纤维增强环氧树脂基复合材料低温性能的影响

为了提高碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料在低温(77K)循环条件下的抗微裂纹性能,采用共沉淀法制备了具有良好顺磁性的Fe_3O_4修饰氧化碳纳米管(Fe_3O_4-O—MWCNTs),并研究了Fe_3O_4-O—MWCNTs在环氧树脂(EP)基体中的有序排列对EP及CF/EP复合材料低温性能的影响。结果表明:Fe_3O_4-O—MWCNTs的有序排列可有效提高EP基体的低温力学性能及降低EP基体的热膨胀系数,相对于纯EP,Fe_3O_4-O—MWCNTs改性EP的热膨胀系数降低了41.6%;相对于CF/EP复合材料,Fe_3O_4-O—MWCNTs改性CF/EP复合材料在低温环境下的微裂纹密度降低了56.2%。     

多壁碳纳米管/四氧化三钴复合材料的微波吸收性能研究

以浓硝酸酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、六水合硝酸钴(Co(NO_3)2·6H_2O)、无水乙醇为原料,通过溶剂热法制备多壁碳纳米管/四氧化三钴(MWCNTs/Co_3O_4)复合材料。研究了Co_3O_4和MWCNTs/Co_3O_4复合材料的微波吸收性能。通过X射线衍射仪(XRD)、网络矢量分析仪等对该复合材料的物质组成以及电磁波吸收等性能进行了表征。结果表明复合材料中的Co_3O_4成功的负载在MWCNTs上。复合材料与石蜡粘等质量混合制成吸波材料,当样品厚度为5mm时,MWCNTs/Co_3O_4复合材料在17.3GHz处的最大反射损耗为-30dB,低于-10dB的频带宽度达到2GHz(16~18GHz),较单一Co_3O_4的吸波效果大大提升,可见MWCNTs/Co_3O_4复合材料在微波吸收方向具有重要应用。     

MWCNT/Lyocell炭纤维的制备及其性能

为了提高Lyocell基炭纤维的得率及其力学性能,纺制了MWCNT/Lyocell纤维并以此为原丝制备了炭纤维.采用广角X-衍射(WAXD)、热失重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、强度仪等分析了试样的结构与性能.结果表明:MWCNT/Lyocell纤维具有纤维素Ⅱ晶型的结构,纤维表面光滑且截面为圆形,符合优质炭纤维原幺幺的要求.以此为原丝所制炭纤维中,MWCNTs分布均匀;与纯Lyocell基炭纤维相比,掺杂MWCNTs的Lyocell基炭纤维的力学性能明显提高,其中,掺杂质量分数1％ MWCNTs的Lyocell基炭纤维的强度和模量分别比纯Lyocell基炭纤维提高70％和116％.同时掺杂MWCNTs还可以提高Lyocell纤维的热稳定性,进而提高Lyocell基炭纤维的得率.     

多壁碳纳米管的辐照处理及其对多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料热性能的影响

在空气中用高频高压电子加速器辐照多壁碳纳米管(MWCNTs),采用红外光谱、能谱分析、拉曼光谱和透射电镜表征分析辐照处理对碳纳米管结构的影响;通过原位复合法制备MWCNT/环氧树脂(EP)复合材料.采用场发射扫描电镜、热失重分析和动态力学分析研究辐照处理MWCNTs对环氧树脂热稳定性的影响.结果表明:电子束辐照处理使MWCNTs表面接入了少量的含氧基团,同时破坏了MWCNTs的完整结构,当辐照剂量为170 kGy时,接枝含氧基团的量最多(约为4％),且结构破坏程度较小.与原始MWCNT/EP体系相比,经电子束辐照处理后的MWCNTs在EP中分散得更均匀,并能使材料的最大热分解温度和玻璃化转变温度较纯EP有所提高,在EP中加入质量分数0.5％的经170kGy辐照处理后的MWCNTs,能够使材料的最大热分解温度和玻璃化转变温度分别提高约14℃和8℃.     

聚偏氟乙烯/碳纳米管纳米复合材料的制备和表征

采用超声波分散法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料。利用扫描电子显微镜、差示扫描量热法和傅立叶变换红外光谱等方法研究了复合材料的形态,考察了MWCNT用量对复合材料结晶行为和力学性能的影响。结果表明,通过超声处理,PVDF和MWCNTs之间产生了相互作用,复合体以球状的形式存在。MWCNTs的引入导致具有压电性的β相形成和屈服强度的提高。根据实验结果,对PVDF/MWCNT复合球体和β相的形成机理提出了可能的解释。     

石墨烯与多壁碳纳米管增强环氧树脂复合材料的制备及性能

对多壁碳管(MWCNTs)进行改性处理得到酸化碳管(MWCNTs-COOH)和环氧化碳管(MWCNTs-Epon828), 将石墨烯(Graphene)与不同的碳管分别混合, 制备出三种Graphene-MWCNTs/环氧树脂(EP)复合材料。通过拉伸和热重实验研究了石墨烯与MWCNTs的协同作用、 两者的含量以及MWCNTs功能化方法对复合材料力学和热学性能的影响。结果表明: 石墨烯与MWCNTs的协同增强明显优于MWCNTs单独增强。当石墨烯和MWCNTs质量分数仅为0.1%时, Graphene-MWCNTs-Epon828/EP的拉伸强度达最大值, 其拉伸强度、 弹性模量和断裂伸长率分别较纯EP增加了35%、 65%和34%。石墨烯和MWCNTs的加入使Graphene-MWCNTs/EP复合材料的热稳定性均有所提高。     

氧化石墨烯/碳纳米管协同改性环氧树脂的制备与性能

先用改进的水热法,经超声剥离制备氧化石墨烯(GO),并采用两相萃取法将制得的GO萃取到环氧树脂基体(EP)中;再用超声分散及热催化反应的方法将羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs)分散到甲基六氢苯酐(MHHPA)中,然后将GO/EP复合材料与MWCNTs/MHHPA混合制得GO-MWCNTs/EP复合材料。利用扫描电镜对该复合材料断面形貌进行表征,并进行了力学性能测试及动态力学分析测试。结果表明,复合材料的力学性能和热稳定性较纯环氧明显提高。当GO加入量为0.1%,MWCNTs含量为0.4%时,材料的冲击强度最高,强度值为84.22kJ/m2,提高了137%;拉伸强度提高了48.4%;断裂伸长率增加了97.9%。表明GO-MWCNTs对环氧树脂具有协同增强、增韧的协同效应。     

湿热老化对玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)/环氧树脂复合材料湿热老化机制, 首先, 利用称重法、动态热机械分析仪(DMA)、SEM和矢量网络介电分析仪研究了湿热老化对GF/环氧树脂608(EP608)复合材料性能的影响;然后, 分析了复合材料的吸湿率、力学性能、介电性能与老化时间的关系, 并对其老化机制进行了探讨。结果表明:随老化时间延长, GF/EP608复合材料的力学性能和介电性能均有不同程度的下降;湿热老化对GF/EP608复合材料吸湿率的影响符合Fickian扩散定律;树脂基体的塑化、水解和基体-纤维界面的破坏是造成GF/EP608复合材料力学性能和介电性能下降的主要因素。所得结论可为GF增强环氧树脂基复合材料的应用提供科学依据。      

二硫化钼/多壁碳纳米管/天然橡胶复合材料制备及吸波性能研究

采用机械共混法,以天然橡胶(NR)为基体、多壁碳纳米管(MWCNTs)和二硫化钼(MoS_2)为填料,制备了MWCNTs/NR、MoS_2/NR和MWCNTs/MoS_2/NR 3种复合材料,通过扫描电镜、高阻计、矢量网络分析仪和橡胶拉伸试验机分别对复合材料形貌、电导率、电磁参数和力学性能进行表征。结果表明,(1)填料在MWCNTs/MoS_2/NR复合材料中的分散最好;(2) MWCNTs的加入,使得复合材料的电导率增大;(3)随厚度的增加,复合材料反射峰值对应的频率逐渐向低频方向移动。MWCNTs/MoS_2/NR复合材料的吸波性能最佳,反射损耗为-29.59 dB,分别是MWCNTs/NR、MoS_2/NR的6.9和17.0倍,有效吸收频宽为3.12 GHz;(4)MWCNTs/MoS_2/NR的拉伸强度最高,与填料在基体中的分散好有关。MWCNTs与MoS_2在NR中相互促进分散,形成多重损耗机制,优化了复合材料的吸波、导电、力学等多项性能。     

稀土及过渡金属掺杂TiO_2的制备及光催化性能研究

选用六水合硝酸镧(La(NO_3)_3·6H_2O)及六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,采用水热法制备了稀土La及过渡金属Co共掺杂的二氧化钛(TiO_2)复合光催化剂,并通过XRD、SEM、EDS、FT-IR表征手段对样品进行了分析。以甲基橙为模型污染物,研究La及Co共掺杂量对复合光催化剂活性的影响。结果表明:通过水热法制备的催化剂为球型结构的金红石相,掺杂La和Co并未改变TiO_2的晶体结构;(La/Co)/TiO_2复合材料对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当La及Co的共掺杂量为1%(mol,摩尔含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到98.2%。     

氨基化埃洛石纳米管对固体环氧树脂的增强增韧及阻燃作用

通过化学接枝法获得了氨基化埃洛石纳米管(N-HNTs),与聚磷酸铵(APP)复配制备了N-HNTs-APP/EP固体环氧树脂复合材料，并对复合材料的固化行为、力学性能、热降解行为、阻燃性能、残炭形貌进行研究。结果表明，添加5%N-HNTs-APP不仅促进了EP的固化反应，而且复合材料的力学性能得到全面提升，其中冲击强度和断裂伸长率较纯EP分别提高了63.9%和28.2%。同时，5%N-HNTs-APP/EP复合材料的极限氧指数(LOI)达31.7%,通过UL-94 V0级别，其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放速率(THR)、烟释放速率峰值(SPR)和生烟总量(TSP)较纯EP均大幅下降。     

多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料电磁屏蔽性能研究

通过熔融共混、流延成膜法制备了多壁碳纳米管/聚乙烯醇(MWCNTs/PVA)复合材料,并研究了碳纤维作为增强体的作用。扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析表明:MWCNTs在PVA基体中均匀分散且形成了良好的空间导电网络;MWCNTs的加入会使吸收峰转移并与PVA发生键合反应;MWCNTs/PVA复合材料具有优异的热稳定性,热分解温度低于105℃时只有少量水分蒸发。导电性和电磁屏蔽测试表明,MWCNTs/PVA复合材料电磁屏蔽性能随其导电性的增强而提高,MWCNTs质量分数为1.2%的复合材料样品,在干扰电磁波频率为1~18GHz频段上具有良好的屏蔽性能,当干扰电磁波频率为13.3GHz时,其屏蔽效能为36.7dB。碳纤维可以增强MWCNTs/PVA复合材料的屏蔽性能,MWCNTs质量分数为0.6%的碳纤维增强MWCNTs/PVA复合材料样品,在干扰电磁波频率为1~18GHz频段时,其电磁屏蔽效能大于40dB。     

防火玄武岩纤维中空织物复合材料的制备及性能

采用手工铺料法制备了水性无机硅树脂/玄武岩纤维中空织物复合材料，在其表面涂覆防火涂料，三次固化制备出防火玄武岩纤维中空织物复合材料。采用电子万能试验机、氧-乙炔烧蚀试验机、热重分析仪表征了复合材料的力学性能、阻燃性能和耐高温性能。详细考察了防火涂料用量和固化工艺对复合材料力学性能和阻燃性能的影响，研究了材料的结构和耐高温性能。结果表明：防火涂料用量为14.5%,第一次固化温度80℃/固化时间5h,第二次固化温度120℃/固化时间4h,第三次固化温度120℃/固化时间1.5h,在上述固化工艺条件下复合材料的力学性能和耐烧蚀性能较好；其拉伸强度、弯曲强度、质量烧蚀率分别为34.97MPa、60.36MPa、61mg/s;复合材料热失重15%的温度为683.9℃;防火涂料的涂覆有助于提升复合材料的耐高温性能。     

Fe3O4纳米粒子修饰碳纳米管的制备及其磁学性能（英文）

通过FeCl2.4H2O和FeCl3.6H2O混合共沉淀,合成平均粒径为6 nm和10 nm的Fe3O4纳米粒子。然后将两种Fe3O4纳米粒子分别与经HNO3氧化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)置于乙醇水溶液(水和乙醇的体积比为1∶1)中,在超声波作用下制备Fe3O4/MWCNT复合材料。用高分辨透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、振动样品磁强计、X射线衍射仪、热重分析仪对所制备的Fe3O4/MWCNT复合材料进行表征。结果表明:由6 nm和10 nm Fe3O4纳米粒子所制备的Fe3O4/MWCNT复合材料中,Fe3O4的质量分数分别为26.65%和29.3%,相应的磁饱和强度分别为16.5 emug-1和7.5 emug-1。