多壁碳纳米管表面改性及其微波吸收性能研究

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1、摘要碳纳米管是一类性能独特和具有广泛应用前景的新型碳材料。碳纳米管由于高长径比、高表面积、小尺寸等特殊的结构，以及表现出来的特殊的电磁性能，使得它在吸波领域拥有很大的应用潜力。文章通过对碳纳米管进行纯化、表面改性和镍的包覆处理，在改善碳纳米管的分散性的同时，就表面化学镀镍后的碳纳米管在复合吸波材料中的应用展开研究。首先对碳纳米管的纯化处理进行了研究。采用浓硝酸回流与混合酸(H2S04／HN03=5／2)超声处理相结合的方法对碳纳米管进行纯化处理。由扫描电镜结果可知，碳纳米管表面的非晶碳，催化剂等杂质都已去除，纯度得到了明显的改善。混酸超声

2、处理使碳纳米管进一步开口，短切，有效地提高了碳纳米管的芬散茌。其次，对碳纳米管的表面改性和镍的包覆进行了研究。将纯化处理后的碳纳米管在SnCl2和胶体Pd溶液中进行敏化活化处理，再用化学镀的方法对碳纳米管进行镍的包覆，可得到连续、均匀的镀层。热处理后镀层更加光滑、致密。另外，本文还对敏化、活化及表面化学镀镍的相关机理进行了阐述。最后，本文对碳纳米管／环氧树脂基复合吸波涂层材料进行了研究，探讨了碳纳米管复合吸波涂层材料的吸波机理。分别将原始以及表面化学镀镍后的碳纳米管同环氧树脂，按一定工艺制备成吸波涂层，用矢量网络分析仪测试了涂层材料2-1

3、8GHz的反射率曲线。结果表明，与原始碳纳米管相比，镀镍后碳纳米管复合材料的吸波峰向低频移动，出现在6．92GHz，峰值为．10．46dB，吸波频带宽度为2．46GHz(职．10riB)和5．41GHz(R<．6dB)。碳纳米管表面镀镍后吸收峰值虽然变小，但吸收峰有宽化的趋势，这种趋势有利于制造宽频吸波材料。关键词：碳纳米管表面改性化学镀镍吸波性能AbstractCarbonnanotubeshaveattractedmuchattentionfortheirmanypromisingpropertiesandpotentialappli

4、cations．Carbonnanotubeshavespecialstructureandspecificelectromagneticproperties，suchashi【ghaspectratio，highsurfacearea,smallsizeetal，sotheyownpotentialapplicationsinmicrowaveabsorbingfiled．Inthisdissertation，dispersiilityofmultiwailedcarbonnanotubes(MWNTs)wigsenhancedbypu

5、rificationtreatment,surfacemodificationandelectrolessnickelplating．Atthesametime，theapplicationofMWNTswithNicoatinginthefieldofthecompoundmicrowaveabsorbingmaterialwasstudied．Firstly,thepurificationtreatmentofthe^册兀1swasstudied．MWNTswaspurifiedwiththeadjoiningmethodofconc

6、entratednitricacidcondensatereturnflowandmixedacidultrasonictreatment．Bytheresultofscanningelectronmicroscope，itwasfoundthattheamorphouscarbon，catalyzerandotherimpurities011thecarbonnanotubessurfacewereremovedandthepurltyofthecarbonnanotubeswasraisedobviously．Thepurificat

7、iontreatmentmakecarbonnanotubesopen，shortcuttingandenhanceitsspecificareaanddispemibility．Secondly，themodificationandthenickelplatingonthesurfaceofMWNTswereanalyzed．Mm，NTswascoatedwithnickelthroughthemethodofelectrolessplating．Thecoatingwasconsecutiveandhomogeneous，whichb

8、ecamemoresmoothandcompactafterheattreatment．Inaddition，themechanismofsensitization，activationand