改性復合材料中的碳納米管定向技術.pdf

1、碳納米管(CNTs)的長徑比高，力、電、熱學性能和場發(fā)射特性優(yōu)異，與聚合物復合可極大地改善材料的機械性能和導電、導熱性能，同時保留了聚合物材料的加工友好性。目前，除了提高CNTs在基體中的分散性和界面結合效果外，實現(xiàn)CNTs在復合材料中定向排列是一個挑戰(zhàn)性的工作，它制約了CNTs在各向異性復合材料、納米電子器件、場發(fā)射式顯示器等領域的應用。
　　 論文采用了本課題組的專利技術，通過裝備有四根陽極石墨棒的陽極電弧放電裝置，連續(xù)、高

2、效率地制備了碳納米管及其管束。提純時采用甲苯溶液萃取技術和混酸加熱回流方法，去除了粗產物中的雜質，并實現(xiàn)了對碳納米管的功能化，采用稀NaOH(aq)、稀鹽酸和去離子水反復沖洗過濾的方法，去除了混酸回流過程中產生的碳質氧化碎屑。所得準直單壁碳納米管(SWNTs)結構完整、直徑均勻，約1.5～2.0nm，長度可達數(shù)微米，表面帶有羧基、羥基等官能團，熱穩(wěn)定性明顯提高，其DMF分散液可穩(wěn)定存在2個月以上，整個純化過程的產率約為60％。
　

3、　 通過原位本體聚合工藝和碳納米管延遲添加方法得到了分子量高、界面結合與分散性良好的SWNTs/PMMA復合材料，用于靜電紡絲流程。搭建了附加有毛細石英管預定向部分的靜電紡絲及有序收集裝置，制備出超長SWNTs/PMMA復合納米纖維，纖維表面光滑、排列整齊、連續(xù)性良好，直徑最小可達70nm。實驗條件下，最佳工藝條件是紡絲液濃度為8wt.％，外加電壓為15kV，接收距離為10cm，筒狀收集板轉速為1500 rpm。測量發(fā)現(xiàn)8 wt.％的

4、SWNTs含量可以使復合纖維的最大分解速率對應溫度提高了62℃和電導率提高了10個數(shù)量級。
　　 發(fā)現(xiàn)并解釋了復合纖維中碳納米管Raman光譜特征峰的藍移現(xiàn)象，修正了處于非完全定向排列纖維束中CNTs的Hermans取向因子計算公式，通過復合纖維的偏振Raman光譜結果計算得到了SWNTs的Hermans取向因子S=0.89，證明了SWNTs的高度取向一致性。分析了CNTs在電場、磁場、流場等物理場中的定向機理，并在實驗參數(shù)下討