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1、第44卷第2期江苏陶瓷Vol.44,No.282011年4月JiangsuCeramicsApril,2011碳纳米管增强陶瓷复合材料研究进展赵金山,李静（山东建筑大学材料科学与工程学院，济南250101）摘要本文简要评述了近年来CNTs陶瓷复合材料的主要制备方法和特点以及烧结工艺，指出了目前碳纳米管增强陶瓷复合材料存在的问题，并对未来制备CNTs陶瓷复合材料进行了展望。关键词CNTs陶瓷复合材料；制备；展望0引言末中加入汽油橡胶成形剂进行造粒,在陶瓷压片机上压制成形,压力约为200MPa,然后在真空烧结碳纳米管作为无机纤维增韧材料，由于具有重炉中脱胶、烧结,最终在烧结温度为1430℃下真空量
2、轻，极高的强度、韧性和弹性模量，耐酸碱性等优烧结保温1h得到试样。CNTs加入后,CNTs/Ti(C,异性能，因此用碳纳米管增强陶瓷复合材料具有一N)金属陶瓷的相对密度和硬度略有降低,断裂韧性大定的理论和现实意义。目前,碳纳米管已被用来增韧幅度提高。这种方法虽然工艺简单、成本低，但是由各种材料:高分子聚合物、金属、陶瓷(包括碳化硅陶于球磨不能完全破坏纳米颗粒之间的团聚，所以不瓷、氮化硅陶瓷、石英、氧化铝以及金属陶瓷)，碳纳能保证两相组分或多相组分的均匀分散，且在球磨米管陶瓷基体复合材料的研究还处在初步探索阶后的干燥过程中，纳米颗粒容易重新团聚，使纳米粉段[1]，且采用的碳纳米管多为多壁碳纳米管
3、。本文简体的组分分布不均匀。要评述了近年来CNTs陶瓷复合材料的主要制备方1.2悬浮液法法及特点，指出了目前碳纳米管增强陶瓷复合材料根据胶体化学中稳定悬浮液的三种机制，即静存在的问题，并指明未来制备CNTs陶瓷复合材料的电稳定机制、空间位阻稳定机制、电空间稳定机制。主要发展方向。将碳纳米管通过表面改性得到稳定悬浮液后，制备1CNTs陶瓷复合材料的主要制备方CNTs陶瓷复合粉体主要采用胶体法、溶胶-凝胶法法及特点或杂凝聚法。杂凝聚法就是先分别制备各组分的单相悬浮液并加入分散剂，通过调节PH值和分散剂加CNTs在复合材料中由于直径小且长度大、比表入量，使颗粒表面的分散剂达饱和吸附值；将各单相面积大
4、等，极易发生团聚，如果在基体中分散不均悬浮液混合球磨使之均匀，得到均匀混合悬浮液同匀，使最终制得的复合材料不能发挥CNTs增强增韧时采用大功率超声振荡，然后使体系絮凝、干燥，即作用，同时性能可能会下降。只有CNTs均匀地分散得到均匀混合的粉体。范锦鹏等[2]采用多壁碳纳米管到基体中去,才能最大程度地发挥CNTs的增强作用作为增韧材料,采用胶体杂凝聚的方法混合碳纳米管以及功能特征。可以说,均匀分散是制备高性能CNTs陶瓷复合材料的前提。目前，国内外CNTs陶瓷复合和氧化铝粉体,通过热压烧结工艺得到了碳纳米管-材料的主要制备方法有：氧化铝复合陶瓷，所得复合材料的断裂韧性是相同1.1机械球磨法条件下
5、得到的纯氧化铝陶瓷的2.1倍,而抗弯强度基该方法就是将基质粉末与纳米级的粉体进行混本上没有改变。合，通过高性能机械球磨来制备纳米复合材料。为防1.3复合粉体法止球磨时间过长对CNTs的破坏，先将其它粉末按质该法是指利用化学和物理过程直接制备两种或量比进行称量，然后以球料比5∶1放入尼龙罐中，在多种组分的纳米复合陶瓷粉体。目前利用该法制备无水乙醇介质中以175r/min球磨23h，然后加入CNTs陶瓷复合材料主要包括CVD法和化学共沉淀CNTs后球磨1h，使之混合均匀。在干燥后的球磨粉法。据报道，有人先将陶瓷粉体与催化剂混合，然后收稿日期：2010-12-21赵金山等：碳纳米管增强陶瓷复合材料研
6、究进展学术研究9利用CVD法制备CNTs，使其附于基体孔壁，从而制反应处于分子水平,反应性提高,因而水热反应可以备出以涂层形式单向排列于基体的碳纳米管、氧化替代某些高温固相反应。又由于水热反应的均相成铝复合材料。SeungI等[3]将CNTs用HF、HNO和核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同,因3H2SO4等氧化处理后，采用化学共沉淀法获得CNTs而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材分散良好的CNTs/Al纳米复合粉体。结果显示，料。Zamana,CemB等[8]利用水热合成法、真空烧结2O3复合材料中CNTs在基体中分散良好，并和基体界面得到碳纳米管增强氧化铝多孔的陶瓷，并用
7、FEG-结合较强。SEM和TEM分析了碳纳米管在基体中的分布、颗粒1.4原位生成法的大小以及孔的视觉特性。该法具有增强颗粒尺寸细小、热力学性能稳定、2烧结工艺界面无污染、结合强度高等特点。原位合成法常用于碳纳米管的强韧化工艺中，对碳纳米管进行羟基磷烧结作为陶瓷生产的关键环节，烧结工艺的选灰石包覆利用的就是原位合成法。另外，王国飞[4]把择对材料的致密性有很大的影响。目前，CNTs陶瓷氧化镍溶胶和硝
