碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备与性能

用熔融共混的方法制备了碳纳米管(CNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料,观察了其球晶形貌和断面形貌,并研究了不同配比的CNTs/PLA复合材料的结晶性能和水解性能。结果表明:CNTs可以作为异相成核剂提高PLA的结晶速率和结晶度,CNTs质量分数为1%时,复合材料的结晶度达到44.9%,CNTs能够在基体中均匀分散;CNTs质量分数小于1%时,断面呈中间层破形貌;随CNTs含量增多,复合材料的球晶直径变大;CNTs能降低PLA的水解速率。     

碳纳米管/石墨烯球负载纳米镍的制备及性能

通过喷雾干燥技术和热处理工艺制备了碳纳米管/石墨烯球-纳米镍(CNTs/GR-Ni)复合材料,并对其吸附性能和催化性能进行了研究。结果表明:利用喷雾干燥技术并经适当热处理成功制备了碳纳米管/石墨烯负载纳米镍的复合材料,纳米镍颗粒均匀地分布在碳纳米管/石墨烯微米球的表面;碳纳米管/石墨烯-纳米镍具有优异的吸附性能和磁性分离性能;与单质镍相比,碳纳米管/石墨烯球-纳米镍具有优异的催化性能,将高氯酸铵的高温分解温度降低了135℃。     

MnFePBA/rGO/CC复合电极的制备及电化学电容性能

采用共沉淀法在氧化石墨烯(GO)表面原位生长锰铁普鲁士蓝类似物(MnFePBA)纳米颗粒,获得不同MnFePBA和GO质量比(1:0.1,1:0.3,1:0.5)的复合粉体;采用超声喷涂法将MnFePBA/GO复合粉体涂敷在预热的碳布(CC)基底上,并借助化学还原将GO转化成还原氧化石墨烯(rGO),制备出MnFePBA/rGO/CC复合电极,研究了复合电极的微观结构和电化学电容性能。结果表明：当MnFePBA与GO的质量比为1:0.1时,MnFePBA颗粒发生团聚;当二者的质量比为1:0.5时,GO纳米片出现明显堆叠;当二者的质量比为1:0.3时,GO与MnFePBA均匀复合,所制备的MnFePBA/GO/CC复合电极具有最高的比电容、最小的内阻及最快的离子扩散速率,电化学性能最优。当MnFePBA和GO质量比为1:0.3时,化学还原法制备的MnFePBA/rGO/CC复合电极在1 A·g^-1电流密度下的比电容由化学还原前的888 F·g^-1增加到1 032 F·g^-1;当电流密度从1 A·g^-1...     

氧化石墨烯/改性碳纳米管复合膜的制备及其分离水中Pb~(2+)的效果

以改进Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)和氧化改性碳纳米管(CNT)为原料,按照不同质量比混合后,通过超声分散→离心→真空抽滤制备了氧化石墨烯/改性碳纳米管复合膜,分析了复合膜的结构、组成和形貌,并测试了该复合膜分离水中Pb~(2+)的效果。结果表明:该复合膜的结构呈片层状,改性CNT进入GO的层间使其层间距增大,且增加了膜层缺陷;当GO和改性CNT的质量比由1…2增至1…0时,复合膜的Pb~(2+)截留率由85%快速增至99%以上,水通量则由550×10~(-5) L·m~(-2)·h~(-1)·Pa~(-1)降至35×10~(-5) L·m~(-2)·h~(-1)·Pa~(-1);GO和改性CNT质量比为1…1时制备的复合膜性能较佳,Pb~(2+)截留率达到99%以上,水通量达到518×10~(-5) L·m~(-2)·h~(-1)·Pa~(-1)。     

氧化石墨烯质量浓度对超临界镍基石墨烯复合电铸层性能的影响

分别在超临界条件和普通条件下制备了镍基石墨烯复合电铸层,研究了两种制备条件和氧化石墨烯(GO)质量浓度对复合电铸层显微组织、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:与普通条件下的相比,超临界条件下复合电铸层的显微组织致密,表面粗糙度低,镍(111)和(220)晶面择优度降低而(220)晶面择优度增大,硬度和耐磨性提高;在超临界条件下,随着GO质量浓度的增加,复合电铸层的显微硬度、耐磨性及石墨烯纳米薄片嵌入量均呈现出先升后降的变化趋势,当GO质量浓度为0.20g·L~(-1)时,复合电铸层中的石墨烯含量最多,显微硬度最大,为768HV,耐磨性最好。     

碳热/硼热还原法制备ZrB_2-SiC复合粉体

以氧化锆、氧化硅、氧化硼及活性炭为原料,采用碳热/硼热还原法制备了ZrB_2-SiC复合粉体,并对合成过程进行了热力学分析,研究了反应温度以及活性炭含量对复合粉体物相组成和显微结构的影响。结果表明:在1 400~1 450℃温度范围可以合成ZrB_2-SiC复合粉体;提高反应温度有利于合成ZrB_2-SiC复合粉体,经1 450℃保温3h反应可以得到较纯的ZrB_2-SiC复合粉体;活性炭过量50%和75%(物质的量分数)条件下制备的复合粉体的物相组成基本相同。     

纳微结构Cu/氧化石墨烯的制备及摩擦学性能研究

以Cu SO4与氧化石墨烯为原料利用原位还原技术制得纳微米结构铜/氧化石墨烯复合微粒。利用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)对Cu/氧化石墨烯复合微粒进行表征。将复合微粒修饰并添加到液体石蜡中,利用四球摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能。结果表明,利用原位还原技术制备的纳微米结构的Cu/氧化石墨烯复合微粒中铜的粒径在100 nm之内;在392 N、1 450 r/min、30 min实验条件下,质量分数2.0%的复合微粒可使液体石蜡的摩擦因数下降33%,质量分数0.5%的复合微粒可使钢球磨斑直径下降25%。     

CNTs/AZ91复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金法和热挤压工艺制备了碳纳米管增强AZ91镁合金(CNTs/AZ91)复合材料,研究了复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损性能、磨损形貌及磨损机制,并与AZ91镁合金基体的进行了对比。结果表明:由于CNTs的自润滑和增强作用,复合材料的摩擦磨损性能明显优于基体合金的;随着载荷和CNTs质量分数增加,复合材料的摩擦因数逐渐降低;随着载荷增加,复合材料的磨损量增大;在相同的载荷下,复合材料的磨损量随CNTs质量分数的增大而减小;AZ91镁合金的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损,复合材料的磨损机制以轻微的粘着磨损和磨粒磨损为主。     

石墨烯/碳纳米管气凝胶的制备及其弹性性能

以Hummers法制备的氧化石墨烯和管径为30~50nm、长50~100μm的碳纳米管为原料,采用水热还原法及冷冻干燥处理制备了石墨烯气凝胶和石墨烯/碳纳米管气凝胶,研究了气凝胶的物相组成、微观形貌和弹性性能,分析了碳纳米管对弹性性能的影响机理。结果表明:两种气凝胶均具有三维多孔结构,碳纳米管均匀地分布在石墨烯上,并且缠绕在石墨烯片层的内壁和片层间的连接点处;石墨烯/碳纳米管气凝胶的可回复压缩变形量高达90%,远大于石墨烯气凝胶的;碳纳米管可以有效地防止层叠石墨烯片层间的滑动,提高石墨烯的结构稳固性。     

分散剂对电泳沉积制备碳纳米管薄膜形貌和场发射性能的影响

采用丙酮、异丙醇、丙酮/无水乙醇混合溶液3种不同的分散剂,利用电泳沉积法在硅基底上制备了碳纳米管(CNTs)薄膜;采用超景深光学显微镜和电子显微镜观察了不同薄膜的表面形貌,并在高真空中对碳纳米管薄膜阴极进行了场发射特性测试。结果表明:以异丙醇作分散剂制备的CNTs薄膜表面均匀连续,场发射性能较好,开启电场和阈值电场分别为0.188V.μm-1和2.8V.μm-1。     

ZrB_2-SiC复合粉体添加量对低碳镁碳耐火材料性能的影响

以ZrB_2-SiC复合粉体替代鳞片石墨,在473K固化12h制备ZrB_2-SiC/MgO-C耐火材料,并分别在1 373,1 673K进行了热处理,研究了复合粉体添加量(质量分数在0~4.0%)对该耐火材料物理性能、力学性能和抗热震性能的影响。结果表明:随复合粉体添加量的增加,固化后和热处理后耐火材料的常温抗折强度和耐压强度均先增后降,热处理温度对常温物理和力学性能的影响很小;1 673K热处理后耐火材料的高温抗折强度均随复合粉体添加量的增加先增后降;1 673K热处理后耐火材料在测试温度低于673K时主要发生弹性变形,在测试温度不低于673K时则发生塑性变形;以ZrB_2-SiC复合粉体替代石墨能较大幅度地提高耐火材料在氧化气氛下的抗热震性能。     

碳纳米管增强镁基复合材料的组织与力学性能

在Mg-1.3Mn-1.0Ce-4.0Zn合金熔体中加入质量分数为0~1.5%的碳纳米管(CNTs),采用搅拌铸造法制备了碳纳米管增强镁基复合材料,研究了复合材料的组织和力学性能,并探讨了复合材料的强韧化机制。结果表明:CNTs能细化基体合金的晶粒尺寸,改变晶粒形貌及第二相的分布特征;随着CNTs添加量增大,复合材料的室温强度、断口伸长率和硬度均呈先增大后减小的趋势;当CNTs的质量分数为0.5%时,室温强度、断后伸长率和硬度最高,分别为212.2 MPa,21.1%和55.0HBW,较基体合金的分别增加了8.5%,37.5%和10%;复合材料的强韧化机制包括增强相强化、第二相强化和细晶强化,而晶粒细化、CNTs的润滑作用及对裂纹的阻碍作用是复合材料塑性提高的主要原因。     

碳纳米管/ZM5复合材料的高温拉伸性能与显微组织

在氩气保护下,采用搅拌铸造法制备了碳纳米管(CNTs)/ZM5镁合金复合材料;测试了铸态下其高温拉伸性能,并对其显微组织和断口形貌进行了分析.结果表明:该复合材料具有良好的高温拉伸性能,在拉伸速率为1mm·min-1以及温度为473K时其抗拉强度可达117.65MPa,比基体提高了20%;当CNTs加入量为0.5%时,其最大伸长率达到8.32%,比基体提高了21.62%;在高温下该复合材料的断裂形貌主要由韧窝和撕裂棱所组成.     

激光熔覆碳纳米管增韧铁基非晶涂层的组织与力学性能

采用球磨工艺将镀镍碳纳米管与铁基非晶粉体混合后,以同轴送粉激光熔覆方法在钢板上制备涂层,确定了最佳的球磨时间,并探讨镀镍碳纳米管质量分数(0～1.00%)对涂层组织与力学性能的影响。结果表明:铁基非晶粉体与镀镍碳纳米管的球磨混合时间控制在30min较为适宜;涂层均包括非晶区、等轴树枝晶区和柱状树枝晶区,随着镀镍碳纳米管质量分数的增加,涂层中非晶相面积分数降低,析出的纳米晶尺寸增大;镀镍碳纳米管的含量几乎不影响涂层中柱状树枝晶区和等轴树枝晶区的硬度;随着镀镍碳纳米管质量分数的增加,涂层中非晶区的平均硬度由1 615.0HV降低到1 464.3HV,断裂韧度由5.75 MPa·m~(1/2)提高至7.67 MPa·m~(1/2)。     

铈掺杂钛酸钡/羰基铁复合粉体吸波材料的性能

采用物理共混法制备含有10%~100%(质量分数)羟基铁粉的稀土铈掺杂钛酸钡/羰基铁复合粉体吸波材料,利用透射电镜(TEM)、红外光谱仪(IR)等对其微观结构进行了表征,利用矢量网络分析仪(PAN)研究了复合材料的电磁性能与吸波性能。结果表明:该复合材料共混均匀,且颗粒未出现团聚状态;复合材料的介电常数和磁导率均较低;当羟基铁粉的质量分数为65%时,铈掺杂钛酸钡/羰基铁复合粉体吸收材料的回波损耗峰值最小,在低频范围内的吸波性能最佳。     

碳纳米管增强PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

以不同含量的CNTs(碳纳米管)为填料制备了PTFE基复合材料,测量其硬度,在M-2000型摩擦磨损试验机上研究其摩擦磨损行为。结果表明,CNTs能提高PTFE的硬度,CNTs/PTFE复合材料的耐磨性能明显优于纯PT-FE,当CNTs的质量分数为3%时,复合材料的耐磨性能大幅度提高。其摩擦因数随着CNTs含量的增加而加大,当CNTs的质量分数为1%时,摩擦因数随载荷的增加而减少,CNTs的质量分数为3%和5%时,摩擦因数随载荷的增加而增大。SEM观察发现:纯PTFE的断面上分布着大量的带状结构,而填充CNTs后,摩擦表面较平整光滑,表明CNTs作为填料可有效地抑制PTFE的犁削和粘着磨损。     

包覆镍CNTs/AM60复合材料铸态显微组织与力学性能

采用机械搅拌铸造法制备了包覆镍碳纳米管(CNTs)/AM60复合材料,研究了包覆镍CNTs加入量对铸态复合材料力学性能的影响规律,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的拉伸断口形貌以及显微组织。结果表明:复合材料显微组织为等轴晶,包覆镍的CNTs主要分布在-αMg共晶相内和晶界处,不仅起到细化晶粒的作用,而且还起到搭接晶粒和强化晶界的作用;复合材料的力学性能随CNTs加入量的增多呈现先增大后减小的趋势,当其质量分数为1%时,抗拉强度、显微硬度、伸长率同时达到最大,比AM60镁合金分别提高了46.23%,41.82%,74.52%,弹性模量在其质量分数为1.2%时达到最大。     

石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料的制备及光催化性能

采用微波辅助加热法制备了石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料,研究了复合材料的微观形貌和物相组成,分析了氧化石墨烯含量(0~15%,质量分数)、微波加热功率(320~800 W)和时间(0~80min)对微观形貌和光催化性能的影响,并对复合材料的形成机理以及微观形貌与光催化性能的关系进行了探讨。结果表明:复合材料由片状石墨烯和棒状硫化锌组成,有序介孔硫化锌纳米棒均匀地分布在石墨烯表面;氧化石墨烯含量的增加有利于硫化锌纳米棒的均匀分布,微波加热功率的增加和微波加热时间的延长有利于促进硫化锌纳米棒的形成;当微波加热时间为60min,微波加热功率为640 W,氧化石墨烯质量分数为10%时,复合材料的光催化性能最佳。     

负载氧化铟纳米颗粒多壁碳纳米管的制备与表征

在NaOH溶液活化、混合酸(浓硫酸和浓硝酸混合)处理多壁碳纳米管(MWNTs)的基础上,利用共沉淀法和后续热处理制备了多壁碳纳米管/氧化铟复合粉体,并使用X射线衍射仪和电子显微镜表征了复合粉体的物相和形貌。结果表明:NaOH和混合酸处理能在多壁碳纳米管表面引入丰富的羟基和羧基等官能团,且大大提高了碳纳米管的比表面积;煅烧多壁碳纳米管/氢氧化铟前驱体后,能够得到负载纳米氧化铟的多壁碳纳米管,其中450℃煅烧的效果最好,粒径为20～30nm的纳米氧化铟颗粒均匀覆盖在碳纳米管表面上。     

蓖麻油基含氧化石墨烯润滑脂的制备及其性能研究

以蓖麻油为基础油,以一水氢氧化锂、12-羟基硬脂酸和癸二酸为稠化剂原料,氧化石墨烯(GO)为添加剂,制备3种含GO不同质量分数的混合锂基脂,分别利用锥入度试验器、钢网分油测试仪、滴点试验器、流变仪、热重分析仪、摩擦试验机和三维形貌仪考察其理化性能和润滑性能,探讨GO对蓖麻油基润滑脂的作用机制。结果表明:含GO混合锂基脂的黏度随剪切率和温度的增加均呈非线性减小的变化趋势,但随着剪切速率和温度的升高,GO对蓖麻油基润滑脂的黏度与剪切速率关系和黏温特性影响越来越小;微量的GO能够提高混合脂的热稳定性能;混合锂基脂的平均摩擦因数随GO质量分数的增加呈先减小后增大的变化趋势,适量的GO有助于提高蓖麻油基润滑脂的减摩抗磨性能,这是因为摩擦过程中GO以片层形式进入摩擦副的接触区,能够有效地降低摩擦副表面的直接接触概率,且GO具有自润滑性能,在摩擦副界面上发挥较为有效的润滑作用。