機(jī)械球磨與放電等離子體燒結(jié)制備碳納米管/銅復(fù)合材料

報(bào)道了在多壁碳納米管(mwnts)表面修飾聚丙烯酸(分子量為500~1000)作為親水層,改善納米管在水溶液中的溶解性,減少碳管自身團(tuán)聚,順利實(shí)現(xiàn)碳納米管表面化學(xué)鍍銅。同時(shí)也考察了溫度、時(shí)間、攪拌速度等因素對(duì)鍍層的影響,確定中性條件在碳納米管表面鍍銅的最佳條件。

電子器件為了增加功能和縮小體積，不斷地往小型化發(fā)展。所用布線(xiàn)也越來(lái)越細(xì)。碳納米管就是適應(yīng)這種需要，將一層石墨的碳二維層，制成筒狀，成為直徑為數(shù)rim到數(shù)＋nm的圓筒狀碳材料。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所山田健朗采用有機(jī)系銅鍍液，進(jìn)行電解鍍，使碳納米結(jié)構(gòu)體內(nèi)部析出銅核子，再在氫氣氛下還原處理，最后用水溶性鍍銅也進(jìn)行第二階段鍍銅，這樣就可以在碳納米管內(nèi)部以及碳納米管之間都鍍上銅，

首先采用顆粒復(fù)合法(pcs,particlecompositesystem)對(duì)cu-碳納米管(cnt)粉末進(jìn)行表面改性處理,得到cnt鑲嵌或包覆于較軟微米cu顆粒表面的復(fù)合粉,其形貌近似球形,然后將復(fù)合粉通過(guò)sps燒結(jié)工藝制備成cu-2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))cnt復(fù)合材料。通過(guò)硬度測(cè)試、密度測(cè)試、sem形貌觀察和能譜分析,研究了pcs處理時(shí)間對(duì)cu-2%cnt復(fù)合材料的組織和性能的影響并與普通混粉后的復(fù)合材料做了比較。結(jié)果表明,隨著pcs處理時(shí)間的延長(zhǎng),復(fù)合粉末粒徑不斷減小,在40min以后,隨時(shí)間的延長(zhǎng),粒徑基本保持不變。與純cu相比,經(jīng)pcs處理后制備的cu-2%cnt復(fù)合材料硬度有26%~34%的提高,與普通混粉24h相比提高了20%~26%;cnt在銅基體中呈連通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),復(fù)合材料的致密度達(dá)97%以上。

以316不銹鋼粉為原料,采用高能球磨方法制備了316不銹鋼納米晶粉末,研究了放電等離子燒結(jié)(sps)納米不銹鋼粉末的過(guò)程特點(diǎn),以及sps制備工藝參數(shù)對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,采用sps技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)納米不銹鋼粉末的快速燒結(jié),在1050℃保溫5min的燒結(jié)條件下試樣致密度達(dá)到98%以上,材料的抗彎強(qiáng)度為1427mpa,彈性模量為126mpa,硬度為68.5hra。透射電鏡結(jié)果表明sps燒結(jié)后,材料晶粒沒(méi)有過(guò)度生長(zhǎng),晶粒尺度約為200nm,獲得了納米晶粒的不銹鋼材料。

采用原子轉(zhuǎn)移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對(duì)聚丙烯(pp)進(jìn)行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。對(duì)pp/mwnt復(fù)合材料電性能研究表明,mwnt-pba的添加比mwnt-cooh更能降低復(fù)合材料的電阻率。mwnt-pba的加入可使pp從絕緣材料轉(zhuǎn)變?yōu)榭轨o電材料。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的電性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。

文章闡述了通過(guò)溶液混合法制備多壁碳納米管/聚氯乙烯復(fù)合材料,并對(duì)其性能進(jìn)行了紅外表征,表明制得的復(fù)合材料具有良好的性能。

將酸化處理以后的碳納米管(cnts)與高密度聚乙烯(hdpe)復(fù)合,采用機(jī)械共混法制備了定向cnts/hdpe復(fù)合材料,并對(duì)其力學(xué)性能、相態(tài)結(jié)構(gòu)、流變性能及熱性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:cnts的加入,提高了復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和拉伸模量,但同時(shí)卻降低了材料的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率;cnts在hdpe基體中有了較好的分散性和相容性;cnts的加入對(duì)復(fù)合材料流變性能產(chǎn)生了較大的影響,加入少量的cnts可以使復(fù)合材料體系的表觀粘度降低,有利于hdpe加工性能的改善;cnts加入后,hdpe的熔融溫度和結(jié)晶熔融焓均有所下降。

碳納米管是一種一材多能和一材多用的功能材料和結(jié)構(gòu)材料,尼龍/碳納米管復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、超強(qiáng)的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)熱性,可望用于汽車(chē)、飛行器制造、電子機(jī)械等領(lǐng)域。對(duì)尼龍/碳納米管復(fù)合材料的制備方法、主要性能和應(yīng)用進(jìn)行綜述。

本文在羧基化碳納米管和上制備了納米銀粒子,通過(guò)透射電子顯微鏡(tem)、抑菌圈實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法對(duì)改性碳納米管及制得的碳納米管/納米銀復(fù)合材料進(jìn)行了分析表征。并通過(guò)抑菌圈實(shí)驗(yàn)考察了復(fù)合材料在的抑菌性能。通過(guò)抑菌圈實(shí)驗(yàn)可以看出碳納米管/納米銀復(fù)合材料有明顯的殺菌功效。碳納米管載銀復(fù)合材料具有很高的穩(wěn)定性和良好的抑菌性,如果將其加到涂料中,會(huì)在海洋防污領(lǐng)域得到很大應(yīng)用。

碳納米管從物理和化學(xué)方面都具有獨(dú)特性，它的應(yīng)用范圍廣泛，從汽車(chē)防護(hù)零件到修飾電機(jī)，從氫氣的儲(chǔ)存到微波吸收等等，都得到了廣泛的應(yīng)用。所以碳納米管的發(fā)現(xiàn)是材料學(xué)，工程制備的一個(gè)優(yōu)秀成果。本文從碳納米管的發(fā)現(xiàn)，到對(duì)它的簡(jiǎn)介，特性的應(yīng)用以及目前存在的一些亟需解決的問(wèn)題進(jìn)行了闡述。并提出了對(duì)它未來(lái)發(fā)展的建議和展望。

基于cds良好的光學(xué)性質(zhì)和單壁碳納米管(swcnt)優(yōu)異的電子學(xué)性質(zhì),制備了納米cds/swcnt復(fù)合材料和納米cds/聚乙烯亞胺(pei)功能化swcnt復(fù)合材料,并利用日光燈光源模擬太陽(yáng)光研究了它們的光電性質(zhì).結(jié)果表明,納米cds/swcnt復(fù)合材料呈現(xiàn)顯著的負(fù)光電導(dǎo)現(xiàn)象,而納米cds/pei-swcnt復(fù)合材料呈現(xiàn)強(qiáng)烈的正光電導(dǎo)現(xiàn)象.用電子轉(zhuǎn)移理論對(duì)這一結(jié)果進(jìn)行了解釋.兩樣品在大角度彎折的情況下,光電性質(zhì)均基本沒(méi)有變化.因此,納米cds/碳納米管復(fù)合材料在光電領(lǐng)域,尤其是新興的柔性光電子學(xué)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景.

用氫直流電弧法制備la-lah2納米粉末,再采用放電等離子燒結(jié)技術(shù),在原位、"無(wú)氧"條件下成功制備高純lab6多晶納米塊體熱陰極材料,并系統(tǒng)研究放電等離子燒結(jié)溫度、壓強(qiáng)對(duì)材料物相、結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明,材料中形成單相的lab6,純度達(dá)到99.867%,平均晶粒尺寸為120nm,lab6納米塊體相對(duì)密度達(dá)到99.2%,維氏硬度達(dá)到17.4gpa,抗彎強(qiáng)度高達(dá)245.6mpa,已達(dá)單晶材料的理論抗彎強(qiáng)度值。

日本大阪大學(xué)與北海道大學(xué)共同研制成功碳納米管（cnt）均勻分散的純海棉鈦復(fù)合材料，在該材料中添加了0．35％（質(zhì)量）的cnt，從而制得了抗拉強(qiáng)度高達(dá)930mpa的復(fù)合材料。首先將cnt置入含有界面活性劑的水溶液中，采取超聲波振動(dòng)攪拌并使cnt分散。海棉鈦粉經(jīng)過(guò)這種水溶液浸漬后取出，經(jīng)熱處理除去水分和界面活性劑后制成燒結(jié)體并擠壓成材。

高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅基材料是一種應(yīng)用廣泛的功能材料,而將碳納米管作為增強(qiáng)相來(lái)制備銅基復(fù)合材料可望得到性能優(yōu)良的高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料。碳納米管的分散性以及與銅基體的界面結(jié)核性是制備具有優(yōu)良性能材料的關(guān)鍵,介紹了對(duì)碳納米管進(jìn)行表面處理的方法并提出采用區(qū)域熔煉法來(lái)制備碳納米管增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的工藝,通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)證明該工藝可以改善碳納米管與銅基體的結(jié)合性。

介紹了目前制備碳納米管復(fù)合材料的主要方法,綜述了原位復(fù)合法在制備碳納米管復(fù)合材料中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有碳納米管復(fù)合材料原位復(fù)合技術(shù)的工藝方法、工藝特點(diǎn)、材料性能以及目前應(yīng)用現(xiàn)狀等幾方面的討論,展示了該制備方法在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)鎂基復(fù)合材料的制備方法、研究現(xiàn)狀、發(fā)展前景,以及碳納米管的性能進(jìn)行了介紹,并在此基礎(chǔ)上論述了碳納米管鎂基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題。最后對(duì)碳納米管鎂基復(fù)合材料的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

以多壁碳納米管為填料,氟碳樹(shù)脂為成膜物質(zhì),采用機(jī)械共混法制備了一種具有自清潔性能的耐腐蝕涂料,利用電化學(xué)阻抗譜法測(cè)定了碳納米管的臨界濃度,研究了碳納米管的摻量對(duì)涂層自清潔性能、物理性能及耐化學(xué)品性能的影響。

采用機(jī)械活化技術(shù)與放電等離子燒結(jié)工藝相結(jié)合,原位燒結(jié)制備出優(yōu)質(zhì)tial/al2o3塊狀納米材料,該技術(shù)極大地提高了制備納米合金的效率。研究結(jié)果表明:機(jī)械活化20h后得到晶粒度小于25nm的納米粉體,放電等離子燒結(jié)得到密度為3.73g/cm3的γ+α2雙相組織,組成相的晶粒度小于130nm,硬度可達(dá)hv550,且分布均勻,具有優(yōu)良的高溫抗氧化性能,氧化速率常數(shù)比常規(guī)燒結(jié)方法優(yōu)越1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。

用聚四氟乙烯對(duì)碳納米管(cnts)進(jìn)行氟化改性,制備了氟化碳納米管(f-cnts),并采用超聲分散法和模具澆注法制備了環(huán)氧樹(shù)脂(ep)/f-cnts復(fù)合材料。采用紅外光譜、x射線(xiàn)衍射對(duì)f-cnts進(jìn)行了表征,并利用透射電子顯微鏡觀察了f-cnts在丙酮中的分散情況。研究了不同含量的f-cnts對(duì)ep/f-cnts復(fù)合材料的沖擊性能、彎曲性能的影響。結(jié)果表明,在cnts表面生成了c—f鍵,成功地制備了f-cnts,使cnts之間的纏結(jié)團(tuán)聚現(xiàn)象得到明顯改善,提高了cnts在有機(jī)溶劑中的分散性;當(dāng)f-cnts含量為1.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)時(shí),材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最高,分別為25.90kj/m2、128.3mpa。

碳納米管_聚酰亞胺功能復(fù)合材料的制備與性能研究

采用熔融混煉的方法制備聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料(pp/mwnts)。研究了復(fù)合材料的表面電阻率與mwnts含量的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著mwnts含量的不斷增加,復(fù)合材料的電阻率呈不斷下降趨勢(shì),并發(fā)現(xiàn)mwnts含量為3%時(shí)為復(fù)合材料的導(dǎo)電閾值。又通過(guò)對(duì)試樣作透射電鏡觀察研究,從微觀角度分析了復(fù)合材料電性能變化的原因。

采用原子轉(zhuǎn)移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對(duì)聚丙烯(pp)進(jìn)行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。采用熔融共混法制備了pp/mwnt復(fù)合材料,對(duì)其力學(xué)性能和耐熱性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,接枝聚合物的碳納米管提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,提高了pp的耐熱性。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。