碳纳米管增强复合材料的制备与性能研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Mos_Lei
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碳纳米管(carbon nanotube-CNT)具有优异的力学、电学和热学等性能,是一种理想的增强材料,但是通常难以将高含量的CNT均匀分散到基体中,同时CNT的取向性也无法得到保证,导致制备的复合材料的性能远远低于预期值。将CNT宏观体如碳纳米管薄膜作为增强体材料,是一种制备高性能CNT复合材料的有效方法。例如,通过阵列抽丝法制备得到了高性能碳纳米管/聚合物复合材料,然而限制于基底的尺寸,难以控制复合材料的尺寸且难以连续化制备。  本论文在开放大气环境下,利用CVD法连续制备了中空CNT宏观体并通过原位沉积制备了CNT/环氧树脂(EP)复合薄膜。环氧树脂以收缩液的形式进入CNT管束之间,实现了CNT与环氧树脂在分子水平上复合,从而制备得到了高性能的复合材料。利用纸带工艺和滚轮工艺制备得到的复合薄膜均具有优异的力学和电学性能。CNT含量和收集速率对复合薄膜的性能具有很大影响。由纸带工艺制备的复合薄膜(CNT含量为24.5wt%)其强度和电导率分别达到0.9GPa和1700S/cm,该工艺对复合薄膜的层数和长度具有控制性,可以实现连续化制备高性能CNT复合薄膜。由滚轮工艺制备的复合薄膜(CNT含量为22wt%)其强度和电导率分别达到1.7GPa和1600S/cm。该方法操作简便,适合制备高强度的CNT复合材料。使用相似的制备工艺,制备了CNT/Cu复合薄膜,并通过热压烧结方式将多层复合薄膜制成复合板材。两种工艺都可以实现CNT的高含量和高取向性,为制备高性能CNT复合材料提供了新的思路。
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