CNT海綿增強形狀記憶聚合物復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著航空航天等領(lǐng)域的高速發(fā)展，研究者們對于材料性能的要求也日漸苛刻。為了滿足這一需求，智能材料的研制成為重要的發(fā)展方向之一，形狀記憶材料作為智能材料的寵兒而備受關(guān)注。
　　但一直以來增強體在形狀記憶聚合物中的均勻良好分散與聯(lián)通是個大問題，同時雙向回復(fù)與快速回復(fù)是巨大挑戰(zhàn)。針對以上面臨的兩個問題，本文以提升形狀記憶聚合物復(fù)合材料中碳納米管聯(lián)通與分散為途徑，從形狀記憶聚合物復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)出發(fā)，基于跨尺度設(shè)計思想，采用灌注模式對碳納米管

2、海綿增強形狀記憶聚合物復(fù)合材料進行設(shè)計、制備、表征與驅(qū)動機制分析。同時以提升形狀記憶聚合物復(fù)合材料響應(yīng)速度以及雙向驅(qū)動為目標(biāo)，對以上復(fù)合材料的物理狀態(tài)，化學(xué)狀態(tài)以及性能進行了表征，分析與闡述了復(fù)合材料的形狀記憶驅(qū)動機制。其主要內(nèi)容如下：
　　為使碳納米管能夠良好的分散在形狀記憶聚合物中，而不形成團聚。本文采用化學(xué)氣相沉積法制備了具有良好分散特性的三維宏觀體海綿，并經(jīng)SEM，TEM對CNT海綿進行了微觀形貌的表征，得到碳納米管海綿其

3、實是由直徑20nm，壁厚5nm的碳納米管互相聯(lián)通的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。并對其比表面積及宏觀性能導(dǎo)電率進行表征，結(jié)果表明碳納米管海綿是比表面積為35m2/g，導(dǎo)電率為364.6S/m導(dǎo)電性宏觀體材料。
　　本文采取浸灌法將形狀記憶聚合物灌注到碳納米管海綿當(dāng)中，并通過梯度固化法制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.8％、密度為0.1g/cm3的復(fù)合材料。SEM表征表明了復(fù)合材料中碳納米管之間相互搭接聯(lián)通的結(jié)構(gòu)。通過電學(xué)性能表征，表明了復(fù)合材料的電導(dǎo)率為12

4、3.5S/m。
　　通過對不同響應(yīng)電壓下單向復(fù)合材料的響應(yīng)時間研究，揭示了隨著電壓的升高，復(fù)合材料響應(yīng)時間變短，最終在加載電壓為17V之后響應(yīng)時間不變這一規(guī)律。同時用紅外熱成像機研究復(fù)合材料表面溫度分布，分析形狀記憶復(fù)合材料快速驅(qū)動的機制。其快速響應(yīng)時間在8s以內(nèi)。DMA表征實驗表明復(fù)合材料的最高儲能模量為2.96GPa，比純形狀記憶聚合物提高0.6GPa。復(fù)合材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為98.9℃，比純形狀記憶聚合物提高8.1℃。復(fù)合材