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本文以化学气相沉积法制备纳米碳纤维(CNFs),并采用微波法化学镀镍对CNFs进行表面金属化改性,将改性后的CNFs与聚合物共混制备CNFs/聚合物纳米复合材料,研究CNFs在聚合物中的掺杂与取向对复合材料电性能的影响。主要研究了以下内容:一、利用化学气相沉积法制备CNFs,并用微波法化学镀镍对CNFs进行表面金属化改性。采用化学气相沉积法制备了直线型CNFs,并用简单、方便的微波法化学镀镍成功对CNFs进行了表面金属化改性。实验结果表明,表面改性前处理工艺及化学镀镍反应时间等实验条件,均对CNFs及表面镍镀层有影响。表面处理后的CNFs经过微波法化学镀镍,可以均匀沉积一层直径约30 nm的镍粒子,并且镍粒子的装载量随着反应时间的延长而增多,镀层逐渐增厚。表面金属化后的CNFs具有一定的磁性,可以在磁场作用下成功沿平行磁场方向取向排列。二、表面金属化改性后的CNFs与聚合物共混制备CNFs/聚合物纳米复合材料。通过机械共混法成功制备CNFs/聚合物纳米复合材料样片。高温模压过程中在磨具两端施加磁场可以制备CNFs各向异性的纳米复合材料。CNFs在EVA、LDPE中具有良好的分散性、相容性与界面结合性。对CNFs/LDPE纳米复合材料进行刻蚀处理后可以观察到清晰的交联网络结构;掺杂CNFs但不取向破坏了LDPE大分子的规整排列,可以使CNFs/LDPE纳米复合材料的结晶度降低;而掺杂CNFs并取向可以一定程度地改善复合材料的规整度,使纳米复合材料的结晶度提高。三、研究CNFs掺杂和取向对CNFs/聚合物纳米复合材料电性能的影响。室温下CNFs含量逐渐增多使取向复合的CNFs/LDPE纳米复合材料的体电阻率先迅速降低后逐渐平缓,CNFs含量在0.01-1 wt%之间可以使体系出现渗流现象;CNFs不取向掺杂不会改变载流子在CNFs/LDPE绝缘层单层样片内的输运方式,而CNFs掺杂并取向会改变载流子的输运方式,使载流子易于沿垂直于厚度方向输运,可以有效地抑制载流子沿绝缘层厚度方向的注入和空间电荷在介质内的积聚。半导电层在样品厚度方向上可以一定程度地削弱外加电场,减弱半导电层与绝缘层界面处的场强,减少阴极注入的空间电荷量;CNFs含量增多但不取向会逐渐改变CNFs/LDPE半导电层的导电机制,CNFs的取向掺杂可以增强半导电层沿厚度方向对外加电场的削弱作用,减少注入绝缘层中的空间电荷量;取向CNFs/LDPE半导电层的添加可以改变载流子的输运方式,有效抑制空间电荷由电极向绝缘层中的注入。CNFs掺杂浓度对CNFs/EVA纳米复合材料介电常数影响较大,CNFs含量为0.5 wt%的复合材料介电常数最低,CNFs掺杂浓度对介电损耗影响不大;CNFs取向使介电常数变化较大,取向不会增加复合材料介电损耗。