碳納米管復(fù)合材料性能及應(yīng)用

   碳納米管(CNTs)是在一定條件下由大量碳原子聚集在一起形成的同軸空心管狀的納米級(jí)材料，它的徑向尺寸為納米數(shù)量級(jí)，軸向尺寸為微米數(shù)量級(jí)，屬于碳同位素異構(gòu)體家族中的一個(gè)新成員，是理想的一維量子材料。然而CNTs不溶于一般的有機(jī)溶劑，并且其表面特性接近于石墨，使其表面呈化學(xué)惰性，從而限制了其應(yīng)用范圍。解決這些問(wèn)題的*有效的方法是對(duì)CNTs表面進(jìn)行改性，增加其分散性、化學(xué)活性等。

   其表面改性通常采取的方法是：首先通過(guò)不同的氧化處理在CNTs的端口或缺陷處引人羧基等活性基團(tuán)，然后再由酯化或酰胺化反應(yīng)等對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的接枝改性。 由于CNTs具有與聚合物相似的結(jié)構(gòu)，可以與之復(fù)合制成高性能的復(fù)合材料。此類復(fù)合材料在電子器件、吸波隱身材料和其它結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

   CNTs/聚合物復(fù)合材料性能
（1）力學(xué)性能 將酸化處理以后的CNTs與高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合，采用機(jī)械共混法制備定向CNTs/HDPE復(fù)合材料，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。利用CNTs對(duì)酚醛樹(shù)脂(PF)進(jìn)行改性，CNTs能夠明顯提高PF/CF復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、層間剪切強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。 　

（2）阻燃性能 利用合成的兩種新型阻燃劑SPS和PTE與聚磷酸銨(APP)及MWNTs復(fù)配，并應(yīng)用于低密度聚乙烯(LDPE)，得到膨脹型阻燃LDPE-MWNTs復(fù)合材料。在該膨脹型阻燃體系中，IFR與MWNTs之問(wèn)存在明顯的協(xié)效阻燃作用，并且大大降低了低密度聚乙烯的可燃性和熱釋放速率(HRR)，而且燃燒后的殘?zhí)剂看蟠笤黾印?/p>

（3）導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性 CNTs具有優(yōu)于銅的導(dǎo)電性，可以取代金屬填料用來(lái)制備有機(jī)復(fù)合導(dǎo)電材料。因?yàn)镃NTs與有機(jī)物的相容性優(yōu)于金屬，故材料的性能更加穩(wěn)定，而且質(zhì)量更輕，同時(shí)CNTs高達(dá)l000的長(zhǎng)徑比可以極大地降低復(fù)合材料的滲濾閾值，這是其它填料無(wú)法達(dá)到的，可用作抗電材料。加入CNTs可使復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性大幅度提高。

（4）摩擦學(xué)性能 以CNTs為填料制備聚四氟乙烯(PTFE)基復(fù)合材料，CNTs/PTFE復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨著CNTs含量的增加呈降低的趨勢(shì)，其耐磨性能明顯優(yōu)于純PTFE，以CNTs作為填料可有效地抑制PTFE的磨損。