热温改性P(MMA-St)/MWNTs复合材料导电性能研究

采用原位乳液聚合法制备了甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物/多壁碳纳米管(P(MMA-St)/MWNTs)复合材料,并研究了热温改性对其复合材料电学性能的影响.结果表明,P(MMA-St)/MWNTs复合材料在200℃热处理1 h后,处于阈值中的复合材料电导率提高了两个数量级.用FTIR、XPS和XRD等手段探究了复合材料结构、相互作用与性能之间的关系.热处理使PMMA分子中部分酯或酸间脱去小分子形成酸酐结构,复合材料的共轭程度增大,增强了共聚物与碳纳米管之间的相互作用,提高了复合材料的电导率.     

Al、N掺杂(10,0)型碳纳米管电子结构和光学性质

尽管碳纳米管(CNT)具有优异的结构和功能特性,但是纯的碳纳米管在应用上还受到很多限制。论文基于密度泛函理论的第一性原理,利用掺杂改性的方法研究与分析Al、N掺杂对(10, 0)单壁碳纳米管(SWCNT)电子结构和光学性质的影响,从理论上探讨金属和非金属掺杂改变(10, 0)SWCNT电子结构和光学性质的微观机理。研究结果发现,Al和N掺杂后碳纳米管的可见光吸收范围都增加了,且Al掺杂碳纳米管的光吸收范围比N掺杂碳纳米管的大,为开发新的碳纳米管复合材料及拓宽其在工业上的应用提供理论指导。     

改性碳纳米管/HAP的模拟仿生矿化研究

将碳纳米管进行改性,在其端口处修饰具有诱导活性的基团,将改性前后的碳纳米管分别作为诱导矿化的基质,制备了碳纳米管/羟基磷灰石复合材料,利用SEM和TEM的超微结构分析和FTIR技术,对以碳纳米管为基质进行诱导矿化所得到的产物进行了形貌及结构分析.结果表明,在单壁碳纳米管(SWNT)端口处修饰PO(OH)2-基团对钙离子具有强螫合作用,改性后的SWNT具有更好的HAP诱导能力.     

环化聚丙烯腈/TiO_2纳米复合材料的制备及可见光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源,在溶胶-凝胶法制备纳米TiO2溶胶过程中加入聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液,制备含有聚丙烯腈的TiO2凝胶,再经热处理得到环化聚丙烯腈/TiO2纳米复合材料。采用XRD,TEM,UV-vis,DRS,PL等方法对环化聚丙烯腈/TiO2纳米复合材料进行分析表征。以甲基橙为模型污染物,考察了该类纳米复合材料的可见光催化活性。结果表明,环化聚丙烯腈/TiO2纳米复合材料具有良好的可见光催化活性和稳定性;当聚丙烯腈与TiO2质量比为1︰300、热处理时间为1h、热处理温度为270℃时,该纳米复合材料表现出最佳的可见光催化活性。     

网络互穿结构的碳纳米管铜基复合材料研究

在碳纳米管为骨架的明胶复合弹性体的形成过程中预埋铜粉,并经过炭化、还原、真空烧结等热处理,制备了碳纳米管-铜基复合材料.扫描电镜(SEM)照片表明,碳纳米管与铜基形成了网络互穿的结构.摩擦学试验结果表明,随着碳纳米管的质量分数从0%增加到9%,复合材料的耐摩擦性能得到了很大的改善.     

炭化对聚丙烯腈/酚醛基炭/炭复合材料结构和力学性能影响

由湿法叠涂制得的聚丙烯腈(PA N )/酚醛基碳/碳(C/C )复合材料在高性能结构材料领域具有应用潜力.为了了解炭化步骤对聚丙烯腈/酚醛基碳/碳复合材料结构和力学性能的影响 ,进行了层间断裂韧性(模式Ⅱ)测试.由于结构特征与裂纹形成机理的相互关系对C/C-SiC复合材料的制备很重要 ,采用阿基米德方法、扫描电子显微镜(SEM )和三点弯曲试验对复合材料的结构进行表征.实验结果显示 ,碳/碳(C/C)试件的层间断裂韧性为碳纤维增强酚醛塑料(CFRP)试件的59.7%.     

凝胶纺壳聚糖分散碳纳米管/聚丙烯腈纤维的研究

多壁碳纳米管(MWNTs)通过壳聚糖衍生物处理后与超高分子量聚丙烯腈进行复合,将得到的复合材料通过凝胶纺丝法制备出不同复合比例的MWNTs/聚丙烯腈纤维.将不同纺丝方法以及不同比例MWNTs对拉伸强度、模量、取向度、结晶结构的影响进行比较研究,同时通过电镜观察MWNTs的分散状况.结果表明:相比于湿法纺丝,通过凝胶纺丝法制备的复合纤维,MWNTs取向更好,分散更为均匀,纤维拉伸强度、模量都得到显著提高.对比未加MWNTs的对照样,在这个体系中加入质量分数为0.5%的MWNTs复合时,拉伸强度提高37%,弹性模量提高11.68%,并且声速取向度维持在相当高的水平(92.5%).     

热处理对多壁碳纳米管储氢性能的影响

文章采用容量法测量在常温下压力升高到10 MPa时,多壁碳纳米管的吸附储氢性能,分析了热处理对碳纳米管的结构和吸附储氢量的影响。采用透射电镜(TEM)、激光拉曼光谱(Raman)和低温N2吸附(BET)对碳纳米管的微观结构进行表征。结果发现,热处理能明显地提高碳纳米管的石墨化程度,热处理后碳纳米管的质量储氢容量从原来的1.90%升高到2.17%。     

碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能

以中间相沥青基炭纤维和中间相沥青为主要原料,并添加一定量多壁碳纳米管,通过热压成型和高温热处理工艺制备一维高导热C/C复合材料。采用偏光显微镜、扫描电镜、激光热导仪、电子万能试验机等对复合材料的微观结构、导热性能和力学性能进行表征。结果表明,碳纳米管的添加导致复合材料的孔隙率下降和体积密度升高,而且对复合材料的力学性能及不同方向的导热性能都有显著影响。随着碳纳米管添加量的增加,复合材料沿炭纤维轴向的室温热扩散系数逐渐降低,而垂直于纤维轴向的抗弯强度和室温热扩散系数均呈现先上升后下降的趋势。经过2900℃石墨化处理后,添加体积分数3%碳纳米管的复合材料垂直于纤维轴向的抗弯强度为113.4 MPa、热扩散系数为40.1mm~2/s,较未掺杂碳纳米管时分别提高了56%和79%。     

原位聚合法制备高导电石墨烯-碳纳米管/聚酰亚胺柔性复合膜

用简单绿色的方法制备三明治结构的石墨烯-碳纳米管纳米复合物(Gr-CNTs),并以该复合物作为填料,通过原位聚合法制备石墨烯-碳纳米管/聚酰亚胺(Gr-CNTs/Polyimide(PI))复合膜.与CNTs/PI相比,在聚酰亚胺中掺杂少量的Gr-CNTs(w≤10%)可明显提高PI的导电能力.而且这种复合材料的导电能力可以通过控制PI基底中填料的含量加以调控.该新型复合材料有望大范围应用于电子、太阳能电池以及生物传感器等领域.     

MnO2/C复合纳米纤维纱线的制备及其导电性能

采用共轭静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线,并在不同温度下将PAN纳米纤维碳化得到碳纳米纤维纱线。以KMnO 4为锰源,通过水热合成法在碳纳米纤维纱线上原位生长纳米二氧化锰(MnO 2),形成MnO 2/C复合纳米纤维纱线,分别采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、数字万用表对碳纳米纤维纱线和MnO 2/C复合纳米纤维纱线的化学组成、表观形貌、电学性能等进行表征,并分析碳化温度对碳纳米纤维纱线的形貌和电学性能的影响,以及水热反应中盐酸浓度对纳米MnO 2形貌和MnO 2/C复合纳米纤维纱线的影响。结果表明:碳化温度越高,得到的纱线表面越光洁,石墨化程度越高,电学性能也越好,1000℃碳化工艺得到的碳纳米纤维纱线电导率最高,为31.5 S/cm;与MnO 2复合后的碳纳米纤维纱线电导率大幅下降,当盐酸与高锰酸钾摩尔浓度比为4∶1时得到的复合纳米纤维纱线的电导率最高,为0.1200 S/cm。     

P(MMA-St)/MWNTs复合材料导电性能研究

采用原位乳液聚合法制备了甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物（P(MMA-St)）包覆多壁碳纳米管（MWNTs）复合材料.研究了MWNTs含量和共聚物单体配比对复合材料导电性能的影响;用 SEM、FTIR、Raman和XPS等手段,探究了复合材料结构、相互作用与性能之间的关系.结果表明,MWNTs的加入提高了复合材料的热稳定性和电导率：当MWNTs含量一定,提高PMMA链段含量时,共聚物与MWNTs的作用增强,共聚物更易均匀地包覆在MWNTs表面,呈现出优异的热、电性能.     

MWNTs/掺溴聚苯胺复合材料导电性能研究

用化学氧化法和溴蒸气掺杂合成掺溴聚苯胺,通过机械共混制备MWNTs/PANI和MWNTs/掺溴PANI复合材料.复合材料表现出良好的导电性能,电导率达5～10 S·m~(-1),接近纯MWNTs的电导率.采用红外光谱、热重分析、紫外可见光谱、X射线粉末衍射和X射线光电子能谱研究MWNTs/掺溴PANI复合材料的导电性能和导电机理.研究表明,MWNTs和被掺杂的掺溴PANI通过π-π和p-π共轭作用形成电子转移复合物,组成了一个个独立导电单元,在复合材料的导电体系中起主要作用,随着导电单元数量增加至相互接触,形成导电网络,复合材料的电导率达到最大值.     

电化学处理程度对碳纤维结构及性能的影响

采用质量分数为5%NH4HCO3溶液对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行不同程度的电化学处理。采用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)表征电化学处理前后碳纤维表面化学成分和表面微观结构的变化规律。将碳纤维样品与环氧树脂制成复合材料,探究该复合材料的层间剪切强度(ILSS)。研究结果表明:经过3组电化学处理后,碳纤维表面含氧官能团增多、表面有序度下降、复合材料的ILSS提高1.94倍;继续经过3组电化学处理,碳纤维表面含氧官能团下降、表面有序度回升、复合材料的ILSS提高1.53倍;纤维表面含氧官能团含量越多,纤维的结构破坏程度越低,碳纤维/环氧树脂复合材料的ILSS越高。在大规模电化学处理碳纤维过程中,选择3组电化学处理碳纤维,既能大幅度改善碳纤维表面活性,又不会严重影响碳纤维的表面结构。     

镀钨碳纳米管增强铜基复合材料的制备及性能

采用羰基热分解法对多壁碳纳米管表面进行镀钨处理,并以镀钨碳纳米管和电解铜粉为原料,进行机械球磨混粉和放电等离子体烧结,制备了镀钨碳纳米管/铜基复合材料.采用场发射扫描电镜观察了粉体和复合材料的组织形貌,并对复合材料物相进行了X射线衍射分析.探讨了镀钨碳纳米管含量和放电等离子体烧结温度对复合材料致密度、抗拉强度、延伸率和电导率的影响.结果表明,镀钨碳纳米管质量分数为1%和烧结温度为850℃时,复合材料的致密度、抗拉强度和电导率最高.与烧结纯铜相比,复合材料的抗拉强度提高了103.6%,电导率仅降低15.9%.     

Effect of Post Spinning Modification on the PAN Precursors and Resulting Carbon Fibres

The impregnation of a special grade polyacrylonitrile(PAN) precursor fibres was carried out in a 8 wt.% KMnO4 aqueous solution to obtain modified PAN precusor fibres.The focus is primarily on the effects of modification on the structure and the pbysical properties of precursor fibres,thermal stabilised and their resulting carbon fibres,which were characterized by the combination use of densities,wide-angle X-ray diffraction(WAXD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),Elemental analysis(EA),Fourier transform infrared(FT-IR) and seaming electron microscope(SEM),etc.KMnO4 as a strong oxidizer can swell,oxidize and corrode the skin of a precursor ibre,transform partly C≡N groups to C=N ones,decrease the crystal size,increase the orientation index,increase the crystallinity irdex,furthemore ircrease the densities of modified PAN precursors and resulting thermal stabilised fibres.As a result,the carbon fibres dcveloped from modified PAN fibres show,an improvment in tensile strength of 31.25% and an improvement in elongation of 77.78%,but a decrease of 16.52% in Young's modulus.     

Aluminum matrix composites reinforced by molybdenum-coated carbon nanotubes

To extend the application of carbon nanotubes (CNTs) and explore novel aluminum matrix composites, CNTs were coated by molybdenum layers using metal organic chemical vapor deposition, and then Mo-coated CNT (Mo-CNT)/Al composites were prepared by the combination processes of powder mixing and spark plasma sintering. The influences of powder mixing and Mo-CNT content on the mechanical properties and electrical conductivity of the composites were investigated. The results show that magnetic stirring is better than mechanical milling for mixing the Mo-CNTs and Al powders. The electrical conductivity of the composites decreases with increasing Mo-CNT content. When the Mo-CNT content is 0.5wt%, the tensile strength and hardness of Mo-CNT/Al reach their maximum values. The tensile strength of 0.5wt% Mo-CNT/Al increases by 29.9%, while the electrical conductivity only decreases by 7.1%, relative to sintered pure Al. The phase analysis of Mo-CNT/Al composites reveals that there is no formation of Al carbide in the composites.     

Polypyrrole-coated styrene-butyl acrylate copolymer composite particles with tunable conductivity

A series of near or monodisperse styrene-butyl acrylate (SBA) copolymer latex particles with different butyl acrylate contents were coated with polypyrrole. The structure of the SBA/PPy composites was characterized by transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFT), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), differential scanning calorimetry (DSC) andstandard fourprobe method. The core-shell morphology of the SBA/PPy composite particles was confirmed. The result of DSC showed that TR of the composite is mainly determined by the core component. The effects of the concentration of polypyrrole, the butyl acrylate content in SBA copolymer and the nature of the counter-anion on the electrical conductivity of compression-moulded samples were studied. It was first found that the electrical conductivity of the samples can be tuned by varying the butyl acrylate content in SBA copolymer and the highest conductivity of the core-shell composite was 0.17 S. cm^-1     

PAN／Cu／Ni纤维及复合材料的电磁屏蔽性能

用聚丙烯腈纤维经化学镀铜再电镀镍制成的导电ＰＡＮ／Ｃｕ／Ｎｉ纤维作填料，与ＨＩＰＳ树脂熔融共混，制备了导电复合材料．对纤维表面镀层的形态结构、导电性及复合材料的导电性和电磁屏蔽性（包括导电填料量、混炼时间及纤维表面处理等）进行了深入地研究．同时对复合材料电磁屏蔽的理论值与实验值做了比较．