PC/碳纳米管纳米复合材料的结构与力学性能

美国佐治亚理工学院的一个研究团队曾因制造第一款自充电能源包或电池，荣列国际知名英国科学网站《物理世界》“2012年度十大科学突破”，日前在此基础上，他们通过在电池的压电材料里添加纳米颗粒形成纳米复合材料，大幅提升了电池的充电效率和存储容量。相关改进自主充电电池的论文刊登在最新一期的《纳米技术》上。

美国佐治亚理工学院的一个研究团队曾因制造第一款自充电能源包或电池，荣列国际知名英国科学网站《物理世界》“2012年度十大科学突破”，日前在此基础上，他们通过在电池的压电材料里添加纳米颗粒形成纳米复合材料，大幅提升了电池的充电效率和存储容量。相关改进自主充电电池的论文刊登在最新一期的《纳米技术》上。

日本产业技术综合研究所等研究单位用单层碳纳米管（筒状碳原子）与铜复合，制得密度小于铜、金的复合物。制取工艺：基板上的单层碳纳米管在含铜离子的有机溶液中慢慢通过，再在与铜亲和力强的水溶液中电镀，这种复合材料每cm2可通入6亿安培电流，电流容量为金和铜的100倍。

基于cds良好的光学性质和单壁碳纳米管(swcnt)优异的电子学性质,制备了纳米cds/swcnt复合材料和纳米cds/聚乙烯亚胺(pei)功能化swcnt复合材料,并利用日光灯光源模拟太阳光研究了它们的光电性质.结果表明,纳米cds/swcnt复合材料呈现显著的负光电导现象,而纳米cds/pei-swcnt复合材料呈现强烈的正光电导现象.用电子转移理论对这一结果进行了解释.两样品在大角度弯折的情况下,光电性质均基本没有变化.因此,纳米cds/碳纳米管复合材料在光电领域,尤其是新兴的柔性光电子学领域有着良好的应用前景.

美国佐治亚理工学院的一个研究团队曾因制造第一款自充电能源包或电池，荣列国际知名英国科学网站《物理世界》“2012年度十大科学突破”，日前在此基础上，他们通过在电池的压电材料里添加纳米颗粒形成纳米复合材料，大幅提升了电池的充电效率和存储容量。相关改进自主充电电池的论文刊登在最新一期的《纳米技术》上。

采用原子转移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳纳米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此对聚丙烯(pp)进行改性。红外光谱(ft-ir)及透射电子显微镜(tem)测试结果表明,采用atrp法成功地将pba接枝到多壁碳纳米管(mwnt)表面。采用熔融共混法制备了pp/mwnt复合材料,对其力学性能和耐热性能进行了研究,结果表明,接枝聚合物的碳纳米管提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,提高了pp的耐热性。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明显。

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(mps)对埃洛石纳米管(hnts)进行表面改性,并以改性埃洛石纳米管(m-hnts)填充硬质聚氯乙烯(pvc)制备聚氯乙烯/改性埃洛石纳米管(pvc/m-hnts)纳米复合材料.傅里叶变换红外光谱分析、热重分析以及x射线光电子能谱分析证明埃洛石纳米管表面负载了硅烷偶联剂;扫描电镜结果表明,m-hnts在pvc中分散均匀,pvc/m-hnts纳米复合材料的断面呈现较大的塑性变形,表现出韧性断裂的特征;实验表明,m-hnts对pvc同时起到了增韧和增强的作用,特别是使冲击强度大幅度提高,与添加未改性hnts的材料相比,pvc/m-hnts纳米复合材料具有更高的力学性能和模量;m-hnts对复合材料热性能的提高和加工性能的改善也有一定的效果.

日本大阪大学与北海道大学共同研制成功碳纳米管（cnt）均匀分散的纯海棉钛复合材料，在该材料中添加了0．35％（质量）的cnt，从而制得了抗拉强度高达930mpa的复合材料。首先将cnt置入含有界面活性剂的水溶液中，采取超声波振动搅拌并使cnt分散。海棉钛粉经过这种水溶液浸渍后取出，经热处理除去水分和界面活性剂后制成烧结体并挤压成材。

美国得克萨斯州的应用纳米技术公司新近开发成功一种具有很高导热性的碳基纳米铝复合材料，称之为“carbal”。这种材料是由80％碳质基体材料和20％的纳米铝颗粒所组成；而碳质基体材料则是由各向同性导热性材料和各向异性导热性物质所组成，这就造成了高度的热扩散性和低的比热。“carbal”材料的硬度不高，容易切割成很薄的薄片，并且可以施加表面粘附层，如陶瓷绝缘层、合成树脂、金属钎焊料等。适用于电路元件和半导体器件等方面。

本文在羧基化碳纳米管和上制备了纳米银粒子,通过透射电子显微镜(tem)、抑菌圈实验测试方法对改性碳纳米管及制得的碳纳米管/纳米银复合材料进行了分析表征。并通过抑菌圈实验考察了复合材料在的抑菌性能。通过抑菌圈实验可以看出碳纳米管/纳米银复合材料有明显的杀菌功效。碳纳米管载银复合材料具有很高的稳定性和良好的抑菌性,如果将其加到涂料中,会在海洋防污领域得到很大应用。

将酸化处理以后的碳纳米管(cnts)与高密度聚乙烯(hdpe)复合,采用机械共混法制备了定向cnts/hdpe复合材料,并对其力学性能、相态结构、流变性能及热性能进行了研究。结果表明:cnts的加入,提高了复合材料的屈服强度和拉伸模量,但同时却降低了材料的断裂强度和断裂伸长率;cnts在hdpe基体中有了较好的分散性和相容性;cnts的加入对复合材料流变性能产生了较大的影响,加入少量的cnts可以使复合材料体系的表观粘度降低,有利于hdpe加工性能的改善;cnts加入后,hdpe的熔融温度和结晶熔融焓均有所下降。

碳纳米管是一种一材多能和一材多用的功能材料和结构材料,尼龙/碳纳米管复合材料具有优异的导电性、超强的力学性能和良好的导热性,可望用于汽车、飞行器制造、电子机械等领域。对尼龙/碳纳米管复合材料的制备方法、主要性能和应用进行综述。

采用原子转移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳纳米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此对聚丙烯(pp)进行改性。红外光谱(ft-ir)及透射电子显微镜(tem)测试结果表明,采用atrp法成功地将pba接枝到多壁碳纳米管(mwnt)表面。对pp/mwnt复合材料电性能研究表明,mwnt-pba的添加比mwnt-cooh更能降低复合材料的电阻率。mwnt-pba的加入可使pp从绝缘材料转变为抗静电材料。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的电性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明显。

报道了在多壁碳纳米管(mwnts)表面修饰聚丙烯酸(分子量为500~1000)作为亲水层,改善纳米管在水溶液中的溶解性,减少碳管自身团聚,顺利实现碳纳米管表面化学镀铜。同时也考察了温度、时间、搅拌速度等因素对镀层的影响,确定中性条件在碳纳米管表面镀铜的最佳条件。

用超声处理溶液絮凝法制备聚丙烯(pp),多壁碳纳米管(mwnt)复合材料。扫描电子显微镜分析表明,mwnt呈纳米级分散。用jeziomy法和mo法对材料非等温结晶差示扫描量热法结果进行动力学处理,发现复合材料的结晶峰温升高,半结晶时间减小;但随mwnt含量变化不大。复合材料的结晶速率常数比纯pp大;avrami指数比纯pp小。要达到相同的结晶度,复合材料所需的降温速率小于纯pp。mwnt可成为pp的成核剂。

碳纳米管经过了酸化处理,用ftir对处理后的碳纳米管进行了结构表征。采用哈克转矩流变仪制备了碳纳米管/尼龙6纳米复合材料。利用sem对碳纳米管与尼龙6复合材料的结构进行了研究。通过dsc对复合材料的非等温结晶动力学进行了研究,采用jeziorny修正的avrami方程对非等温结晶动力学进行了处理。结果表明,jeziorny可以很好地描述碳纳米管/尼龙6复合材料的非等温结晶过程。随着降温速率的升高,结晶温度降低,结晶温度范围变大,结晶所需要的时间缩短。

采用聚苯胺包覆的磁性多壁碳纳米管为载体,以壬基酚(np)为模板分子,甲基丙烯酸(maa)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(egdma)为交联剂制备新型磁性壬基酚印迹复合萃取材料。采用扫描电子显微镜(sem)、红外光谱(ft-ir)和样品振动磁强计(vsm)等技术手段对该磁性印迹复合材料进行表征和分析,结果表明,在磁性碳纳米管表面成功接枝厚度为60~70nm的印迹聚合层。采用高效液相色谱(hplc)技术对该印迹复合材料的吸附性能进行探讨,结果表明,该磁性印迹复合材料对壬基酚具有特异性吸附性能,最大吸附量为38.46mg/g。结合hplc检测技术,该磁性印迹复合材料成功用于分离富集饮用水中的壬基酚。

综述了聚合物/碳纳米管(cnt)纳米复合材料3年多来(2003—2006)的研究进展,包括其制备方法、热稳定性及阻燃性,重点是其阻燃性(释热速率、质量损失速率、引燃时间、极限氧指数及ul94阻燃性等)。还详细论述了含多层碳纳米管(mwcnt)聚合物热裂及燃烧时的成炭情况和炭层结构及其作为复合材料阻燃剂与层状硅酸盐的异同。

采用原子转移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳纳米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以接枝聚合物mwnt-pba对聚丙烯(pp)进行改性。红外光谱(ft-ir)及透射电子显微镜(tem)测试结果表明,采用atrp法成功地将pba接枝到mwnt表面上。利用差示扫描量热仪(dsc)对pp/mwnt复合材料的非等温结晶动力学进行了研究。结果表明,pp/mwnt复合材料中由于mwnt的加入明显地提高了复合材料的结晶温度和结晶速率,并降低了结晶活化能。mwnt-pba和mwnt-cooh(酸化mwnt)加入pp都有异相成核的作用,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明显。

利用钛酸酯偶联剂对zno/ag纳米抗菌剂改性处理,将改性后的抗菌剂与聚氯乙烯(pvc)均匀混合后混炼压片,制得抗菌pvc纳米复合材料。研究了zno/ag纳米抗菌剂的分散工艺,并对抗菌pvc复合材料的抗菌性能及力学性能进行了评价。结果表明:改性后的zno/ag纳米抗菌剂沉降率由94.0%减小到0.4%,亲油性和稳定性提高;抗菌pvc复合材料对大肠杆菌的抗菌率达99%以上,其拉伸强度和断裂伸长率随抗菌剂添加量的增加均呈先增后降的趋势。

日本学者滝澤秀一等人研究了在钛合金中添加碳纳米管（cnt）的制造技术。通过在代表性的钛合金ti-6al-4v及sp700（ti-4．5al-3v-2mo-2fe）中均一微细分散地添加碳纳米管（添加量〈1％，质量分数）及其相应的后续制造技术，使合金的强度、延性、刚性大幅度改善。

文章主要综述了碳纳米管/聚氯乙烯复合材料的制备,并对此类复合材料的应用前景进行展望。