纳米碳纤维增强聚合物基复合材料电磁特性研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要纳米碳纤维(CarbonNanofibers，简称CNFs)是化学气相生长碳纤维的一种形式，是近几年来兴起的一种新型亚微米增强材料。纳米碳纤维不仅具有一般炭材料固有的特性，而且具有高导电性、管状结构、长径比大，此外还具有低密度、高比强度、强耐腐蚀和耐高温抗氧化等优点。将纳米碳纤维与聚合物复合可充分的发挥纳米碳纤维的优异物理化学性质及聚合物基体的低密度、流动性好、易成型加工的优点，从而获得具有特殊性能或者性能更加优异的聚合物基纳米复合材料。本论文在超声分散和水热条件下使纳米碳纤维较好的分散在树

2、脂基体中，采用室温浇铸制备了一种新型的纳米碳纤维／环氧树脂复合材料。研究表明，该复合材料具有良好的导电性能。随纳米碳纤维质量百分含量的增加，复合材料的电阻率呈数量级递减；同时，对复合材料的温阻和力阻特性进行了研究，对在温度和拉伸应力变化过程中复合材料电阻率的变化进行了分析。结果表明，随温度的升高，复合材料首先表现为PTC效应，当温度升高至80～100℃范围时，复合材料开始表现出NTC效应，材料的NTC效应较PTC效应明显。在拉伸过程中，复合材料的电阻率一直呈上升趋势，在拉伸初期和拉断阶段，复合材料的电阻率急剧增大，在拉

3、伸的中间阶段，复合材料的电阻率随拉力的增加缓慢增加。最后，论文还对复合材料的电磁发射效应做了研究，并分析了其产生机理。本试验还采用混合浓酸氧化法和表面有机物包覆对纳米碳纤维表面进行了表面修饰，分析了不同表面处理方法对纳米碳纤维的表面化学结构的影响，观察了处理前与处理后纳米碳纤维的形态和在基体中的分散情况，并对试样的破坏机理进行了探讨分析。研究表明，表面化学处理能有效的在纤维表面引入能与树脂基体形成较强化学键合的官能团，改善纳米碳纤维在基体中的分散性，同时提高纳米碳纤维与树脂基体的界面结合强度。随纳米碳纤维含量的增加，材

4、料的拉伸和弯曲性能总体呈现先升后降的趋势，表面修饰使复合材料的弯曲和拉伸性能较未处理前明显提高。关键词：纳米碳纤维，超声分散，电阻率，电磁发射效应，表面修饰武汉理工大学硕士学位论文AbstractCarbonnanofibers(abbreviatedasCNFs1isoneoffiberforms伊owedbychemicalvapourlyphase,whichisanewtypeofreinforcementmaterials、Ⅳithsemi-microndimensionthathasbeenarisenin

5、recentyears．Carbonnanofibersnotonlyhastheintrinsicpropertiesofgeneralcharcoalmaterials，butalsohavehighelectricconductivity，tubestructure，largeaspectratio，inaddition,italsohavepropertieslikelowdensity，highstrength,goodcorrosion-resistance，hi【ghtemperatureenduranc

6、eandanti·oxidantadvantagement．Carbonnanofibersownexcellentphysicalandchemicalproperties，andpolymershavemeritsoflowdensity，runnyabilityandadvantageofeaSilymoulding，thusthecompositeofcarbonnanoflbersandpolymerCansufficientlyexertbothoftheirmerits，andobtainmaterial

7、swithspecialperformancesormoleexcellentperformances．Underhydrothermalandllltrasomcconditions,thisdissertationmadecarbonnanofiberswelldisperseinepoxymatrix,castWaSadoptedtOprepareanewkindofcarbonnanofibors

8、epoxyresincompositematerialsatambienttemperature．Resultso

9、fstudiessuggestedthatthiscompositehasgoodelectricalconductivity．Withtheincreaseofweightfrictionofthecarbonnanofibers，theresistivityofthecompositepresentedadecreaSeino