理想状态下,碳纳米管与树脂制备成的复合材料,其力学性能可以得到巨大的提高,且具备良好的导电性,这种高性能纳米复合材料具有极佳的应用前景。然而在制备过程中,碳纳米管膜本身致密的结构、表面的化学惰性极大地阻碍了树脂对碳纳米管的浸润,无法形成有效的树脂-碳纳米管界面,最终使复合材料性能远低于预期。为解决这一难题,本文核心研究内容为:在制备碳纳米管增强环氧树脂复合材料之前,采用双氧水和等离子体处理碳纳米管膜。通过比较改性后制备的碳纳米管复合材料与未处理样的力学、电学及微观结构的区别,评估这两种碳纳米管表面处理方法在制备高性能碳纳米管复合材料上的可行性。结果显示,在25℃条件下采用30%的双氧水对碳纳米管膜浸泡20小时后,致密的碳纳米管膜结构完全蓬松,原膜厚度从10 um剧增到4 cm;X光电子能谱(XPS)显示碳纳米管膜的氧化程度(氧原子与碳原子含量比值)从原膜的0.02略微提高到0.06,含氧官能团主要是羰基。等离子体处理后的碳纳米管膜氧化程度显著增加到0.33,出现大量的羧基;透射电镜结果显示碳纳米管表面出现明显刻蚀;接触角实验显示经过等离子体处理后碳纳米管膜表面接触角从117°降低到47.1°,呈现明显的亲水性。经过双氧水和等离子体改性后,再采用RTM法制备的碳纳米管/环氧复合膜的拉伸强度分别为309.1 MPa和419.0 MPa,与对比样的259.5MPa相比,分别提高了19%和61.5%。采用双氧水和等离子体处理后的碳纳米管膜制备的复合材料电导率,分别从220 S/cm提高到257 S/cm和300 S/cm。在3%拉伸应变范围内,复合材料电阻随拉伸应变的增大而呈线性增长,采用等离子体处理后的碳纳米管膜制备的复合材料传感系数从2.3提高到了4.0。在3%的定伸长率反复拉伸过程中,其电学和力学稳定性最好。复合材料电阻变化主要依靠隧道电阻的变化,当碳纳米管与树脂界面粘结越好,微小形变下隧道电阻的变化越大,电阻变化率越高,传感系数越高。良好的界面也能防止树脂和碳纳米管的滑脱,因此电阻稳定性越好。综合所有实验结果显示,在传统的RTM法基础上,引入这两种简单的碳纳米管膜改性处理方法,可有效的改善树脂对碳纳米管的浸润效果,提高碳纳米管复合材料的界面强度、力学及电学性能。双氧水处理使碳纳米管膜结构蓬松化后,实现了树脂的均匀渗透和浸润,树脂能够对碳纳米管均匀地包覆,防止聚集在碳纳米管膜表面,从而提高复合材料力学性能。等离子体处理后,由于碳纳米管表面引入大量羧基,树脂能有效的铺展和浸润,而且在碳纳米管与树脂界面之间形成化学键,复合材料力学和电学性能均得到显著提高。