下载文档原格式
碳纳米管增强高分子复合材料的制备与性能研究近年来，碳纳米管在纳米材料领域中的研究备受关注。
碳纳米管具有优异的力学性能和导电导热性能，因此被广泛应用于高分子复合材料中，以提高材料的力学性能和导电导热性能。
碳纳米管增强高分子复合材料的制备方法多种多样，常见的有机溶剂浸渍法是其中之一。
首先，将制备好的碳纳米管和高分子溶解在一个合适的有机溶剂中，然后通过浸渍法将碳纳米管均匀地分散到高分子溶液中。
接下来，将浸渍后的高分子溶液均匀涂覆在基底上，通过烘干和固化过程，得到碳纳米管增强高分子复合材料。
在制备过程中，选择合适的有机溶剂对于高分子复合材料的制备至关重要。
有机溶剂的选择应考虑溶解能力、挥发性和环境友好等因素。
此外，还需要控制浸渍速度和干燥温度，以保证碳纳米管的均匀分散和高分子基体的固化。
碳纳米管的添加可以有效提高高分子复合材料的力学性能。
由于碳纳米管的高强度和优异的刚度，能够有效地增加材料的强度和刚性。
同时，碳纳米管的高导热性能也可以大幅度提高材料的导热性能，适用于热导材料的制备。
除了力学性能和导热性能的提高外，碳纳米管的添加还可以改善高分子材料的电性能。
碳纳米管具有优异的导电性能，在高分子复合材料中能够形成导电网络结构，提高材料的导电性能和导电稳定性。
然而，碳纳米管增强高分子复合材料仍存在一些挑战和难题需要解决。
首先，碳纳米管的团聚和析出是制备过程中的常见问题，对材料的性能稳定性产生影响。
其次，在制备过程中，需要找到合适的方法使碳纳米管均匀分散于高分子基体中，以避免局部强化现象。
此外，碳纳米管的添加量和分散状态对于复合材料性能的影响也需要深入研究。
过高浓度的碳纳米管添加可能导致材料的变形和断裂，而过低浓度则不能显著提高材料性能。
因此，需要进一步优化碳纳米管的添加量和分散状态，以实现最佳的强化效果。
综上所述，碳纳米管增强高分子复合材料具有巨大的应用潜力。
通过选择适当的制备方法和优化碳纳米管的添加量和分散状态，能够实现材料的力学性能、导热性能和电性能的全面提升。
基于碳纳米管的复合材料的研发与应用碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米级管状材料，具有优异的力学性能和导电性能，因此被广泛应用于材料科学中。
基于碳纳米管的复合材料就是将碳纳米管与其他材料结合起来，以提高材料的性能和功能。
以下将从碳纳米管的制备、复合材料的性能优势以及应用前景等方面进行详细探讨。
首先，碳纳米管的制备是基于碳的一种先进材料制备技术。
碳纳米管的制备可以通过多种方法实现，如化学气相沉积、物理气相沉积和碳原子沉积等。
其中，化学气相沉积是一种常用的方法，通过在高温下将碳源气体分解，使碳原子沉积在催化剂上，形成碳纳米管。
制备出的碳纳米管具有较高的纯度和较好的结晶性，可以满足复合材料的品质要求。
其次，基于碳纳米管的复合材料具有独特的性能优势。
由于碳纳米管具有纳米级的管状结构，使得复合材料在力学性能方面表现出色。
碳纳米管的高强度和高刚度能够有效增加复合材料的强度和刚度，提高材料的载荷能力和抗震性能。
此外，碳纳米管具有优异的导电性能，能够成为复合材料的导电增韧剂，提高材料的导电性能和机械性能。
同时，碳纳米管还具有较大的比表面积，可以增加材料的表面活性，提高材料的吸附性能和光催化性能。
基于碳纳米管的复合材料在各个领域都有广泛的应用前景。
在航空航天领域，基于碳纳米管的复合材料可以被用于制造轻质材料，提高航空器的载荷能力和燃料效率。
在汽车工程领域，基于碳纳米管的复合材料可以被用于制造车身结构材料和导电材料，提高汽车的安全性和节能性。
在电子领域，基于碳纳米管的复合材料可以被用于制造导电墨水、柔性电子器件和电磁屏蔽材料，提供更加便捷和高效的电子应用解决方案。
此外，基于碳纳米管的复合材料还可以应用于环保领域，如吸附废水中的有害物质和提高太阳能电池的效率等。
然而，基于碳纳米管的复合材料仍然面临一些挑战和问题。
首先，碳纳米管的制备成本较高，制备工艺需要进一步优化和改进。
其次，碳纳米管与其他材料的界面亲和性较差，在制备过程中易出现界面剥离或界面失效的问题。
碳纳米管改性方法及其在复合材料制备中的应用摘要：综述了近几年关于碳纳米管改性方法的研究进展，并针对每种方法介绍了相应的复合材料制备实例。
讨论了各种改性方法的作用原理，并对其优点和缺点进行了比较。
最后对碳纳米管增强聚合物纳米复合材料的发展前景做了展望。
关键词：改性方法碳纳米管复合材料研究进展中图分类号：tb383 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2012）005-118-031 前言自从1991年碳纳米管被iijima发现以来，其凭借出众的力学、电学、热学、化学性能、极高的长径比（100—1000）以及纳米尺寸上独特的准一维管状分子结构，表现出运用在未来科技领域里所具有的巨大潜在价值，迅速成为物理、化学、材料科学领域里的研究热点。
碳纳米管是由很多碳原子组合在一起形成的石墨片层卷成的中空管体，根据其石墨片层数的不同，可分为单壁碳纳米管(swnts)和多壁碳纳米管(mwnts)。
由于碳纳米管主要由碳元素组成，与聚合物的成分相似，所以可以使用cnt来增强聚合物纳米复合材料。
随着的生产cnt方法越来越简便，其价格也越来越便宜，这种方法相对于在聚合物中添加含碳填料来改善聚合物性能等传统方法，改性效果更好，市场需求更广，经济前景更乐观。
可以预见，在不久的将来cnt将会成为制备聚合物基复合材料的主要原料。
2 碳纳米管的处理由于其自身固有缺陷，碳纳米管从合成到被应用到复合材料中，需要经过纯化和表面改性两个过程。
2.1 碳纳米管的纯化目前合成碳纳米管的方法很多，但无论是经典的电弧放电法，还是新兴的水热法、火焰法、固相复分解反应制备法、超临界流体技术法制备成的碳纳米管都不可避免的被各种无定形碳颗粒、无定形碳纤维和石墨微粒等杂质附着，混杂在一起，影响其纳米粒子独有的小尺寸效应、界面效应、量子效应。
它们的化学性质也相似，不但给后续制备复合材料带来困难，而且使其性能的发挥受到很大的影响，所以必须进行纯化处理。
碳纳米管增韧聚合物复合材料的研究报告摘要：本研究报告旨在探讨碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）增韧聚合物复合材料的研究进展。
通过综合分析已有的相关文献和实验数据，我们对碳纳米管在增强聚合物复合材料中的应用进行了深入研究。
结果表明，碳纳米管作为一种优秀的纳米填料，能够显著提高聚合物复合材料的力学性能和热稳定性。
然而，碳纳米管的高成本和加工难度仍然是制约其实际应用的主要问题。
未来的研究应该集中在降低成本、改善加工方法以及进一步优化碳纳米管与聚合物基体之间的界面相容性。
1. 引言聚合物复合材料由于其优异的力学性能和低密度而在许多领域得到广泛应用。
然而，聚合物的脆性和低强度限制了其在高强度和高温环境中的应用。
为了克服这些问题，研究人员开始探索将纳米填料引入聚合物基体中，以增强其力学性能。
碳纳米管作为一种理想的纳米填料材料，因其出色的力学性能和化学稳定性而备受关注。
2. 碳纳米管的制备和表征碳纳米管的制备方法包括化学气相沉积、电弧放电、激光热解等。
制备出的碳纳米管可以通过透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）和拉曼光谱等技术进行表征。
3. 碳纳米管增韧聚合物复合材料的力学性能添加适量的碳纳米管可以显著提高聚合物复合材料的强度、刚度和韧性。
碳纳米管的高比表面积和纳米尺寸使其能够有效地分散在聚合物基体中，并提供增强机制，如阻碍裂纹扩展和吸收能量。
此外，碳纳米管的高导电性也为聚合物复合材料的电导性能提供了潜在的应用前景。
4. 碳纳米管增韧聚合物复合材料的热稳定性碳纳米管的高热稳定性使其成为提高聚合物复合材料耐高温性能的理想填料。
研究表明，添加碳纳米管可以显著提高聚合物复合材料的热稳定性和热导率。
这主要归因于碳纳米管的高导热性和阻隔热流的作用。
5. 碳纳米管与聚合物基体的界面相容性碳纳米管与聚合物基体之间的界面相容性对于复合材料的力学性能和耐久性至关重要。
碳纳米管复合材料研究进展碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）是由碳原子构成的长管状结构，直径在纳米级别范围内，具有优异的力学性质、电学性质和热学性质等特性。
碳纳米管的应用极其广泛，涉及到材料、化学、电子、生物和医学等领域。
在材料领域，由碳纳米管复合材料制成的材料在机器人、汽车、飞机、结构材料等方面具有广泛的应用前景。
本文将就碳纳米管复合材料研究进展，从制备、性质及其应用等方面进行论述。
一、制备方法碳纳米管复合材料的制备方法有许多种，包括机械法、溶液法、气相法、离子液体法等。
其中机械法制备的碳纳米管复合材料具有制备工艺简便、低成本、易扩展等优点，但是因为机械法的制备方式较为粗糙，可能会导致制备的复合材料的性能不佳。
离子液体法制备的碳纳米管复合材料具有制备工艺简便、成品纯度高等优势，但是由于离子液体具有较大的粘度，可能限制了碳纳米管的扩散，并形成束缚作用，从而影响复合材料的性能。
相比之下，气相法制备的碳纳米管具有制备工艺简单、制备效率高、碳纳米管纯度高等优势，但是气相法制备的碳纳米管需要高分辨率的仪器进行纯化处理，且气相法制备出的碳纳米管质量与管径分布不均匀。
二、材料性质碳纳米管复合材料具有优异的力学性质、电学性质和热学性质等。
碳纳米管复合材料的力学性能优于传统材料，其拉伸强度达到多千兆帕，弹性模量达到10万吨/立方厘米以上。
电学性质方面，碳纳米管的宽禁带结构使其表现出了金属和半导体的一些性质。
电学性质的优异性可用于电子器件的开发。
热学性质方面，碳纳米管的热传导性能突出，热扩散系数高达4000至6000W/mK左右，是金属的数倍。
然而，碳纳米管在制备和应用时也存在一些问题。
由于碳纳米管的外壳和内腔具有不同的物理结构，也导致了其结构多样化的特性。
复合材料内的碳纳米管方向性效应的强弱决定了复合材料的最终性能，因此研究碳纳米管在复合材料中的应用及取向问题至关重要。
同时，单根碳纳米管的直径和长度均较小，因此用于制备纳米复合材料时需要用到大量碳纳米管，制备过程的成本较高。
碳纳米管复合材料的制备及其应用碳纳米管，是由碳原子组成的纳米材料，具有高强度、高导电性、高吸收率和优异的机械、电子、光学特性，具有广泛的应用前景。
而碳纳米管复合材料，是将碳纳米管与其他材料复合而成的新型材料，能够发挥两种材料的性能优异性，具有广泛的应用领域。
本文将介绍碳纳米管复合材料的制备及其应用。
一、碳纳米管复合材料制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是将碳纳米管放置在高温下，通过一系列化学反应，使其在其他材料上生长。
这种方法可控性较好，可以生长出大规模、高纯度的碳纳米管复合材料。
2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将碳纳米管和溶液混合，然后在高温下煅烧，使其形成复合材料。
这种方法简单易行，而且可以通过调整溶液中的成分和温度来控制复合材料的性能。
3. 机械混合法机械混合法是将碳纳米管和其他材料机械混合，然后通过压制、热压等方式形成复合材料。
这种方法简单易行，而且可以生产大规模的复合材料。
二、碳纳米管复合材料的应用1. 功能材料由于碳纳米管具有高导电性、高热导性和高吸收率等优异特性，因此常被用作传感器、储能材料、强化剂等功能材料的添加剂。
例如，将碳纳米管加入聚合物中可以提高聚合物的导电性和力学性能，可以被用于制作电子元器件、导电墨水等产品。
2. 生物医学领域碳纳米管具有良好的生物相容性和细胞渗透性，因此被广泛用于生物医学领域。
例如，将碳纳米管作为药物包裹物，可以提高药物的溶解度和稳定性，且能够减少药物对人体的副作用。
另外，碳纳米管还可以被用于诊断、治疗肿瘤等领域。
3. 材料强化由于碳纳米管具有高强度和高刚度等性质，可以增加其他材料的强度和硬度。
例如，将碳纳米管加入聚合物材料中，可以增加聚合物的力学性能。
而将碳纳米管加入金属材料中，则可以提高金属材料的强度和耐磨性。
4. 能源领域碳纳米管具有优异的电导率和热导率，因此被广泛应用于能源领域。
例如，将碳纳米管添加到电极材料中可以提高电池的充电效率和循环寿命。
碳纳米管/聚合物基复合材料力学性能研究及应用前景摘要：碳纳米管以其独特的化学性能和物理性能成为复合材料的增强体，目前在许多科学研究领域中得到应用。
本文介绍了碳纳米管修饰的高分子复合材料在国内外的研究现状，进一步对几种碳纳米管/聚合物基复合材料的结构和力学性能进行综述。
在此基础上，分析并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。
关键词：碳纳米管高分子复合材料力学性能Abstract：Carbon Nanotubes(CNT) become reinforced composite materials due to their unique chemical and physical properties , it applied in many scientific research currently. This paper introduces the current situation of CNT modified polymer composites in domestic and abroad, the structural and mechanical properties of several CNT / polymer composites were further reviewed . On this basis, we analyzes and prospects the future development trend of carbon CNT / polymer composites.Key words：carbon nanotubes，polymer，composites， the properties of mechanical碳纳米管（CNT）又名巴基管，是一种由管状的同轴纳米管组成的碳分子。
它由Lijima[1]在1991年发现，作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，由于其独特结构因而具有许多特异的物理性能，所以受到了各个领域科学家的高度重视，并且成为近年来材料领域的研究热点。
碳纳米管增强复合材料的制备与性能研究近年来，碳纳米管（Carbon Nanotube，简称CNT）因其出色的力学性能和独特的电子性质，成为研究领域的热门话题之一。
在复合材料领域，将CNT作为增强填料注入基体中，可以大幅度提升材料的力学性能，使复合材料具备更广泛的应用潜力。
首先，我们来了解一下碳纳米管的制备方法。
目前，常用的制备碳纳米管的方法主要有热解法和化学气相沉积法。
热解法是通过将碳源（例如甲烷、乙炔等）加热至高温，使其分解生成纳米级碳粉末，再通过高温炉进行淀粉状碳纳米管的制备。
化学气相沉积法则是在特定的温度和压力条件下，将金属催化剂与碳源气体（例如苯、甲烷等）共同进入炉管，通过热裂解反应在金属催化剂表面形成碳纳米管。
这两种方法各有优劣，根据具体需求选择合适的方法进行制备。
然而，对于碳纳米管的应用而言，单纯制备碳纳米管还不足以满足要求，还需要将其与基体材料相结合，形成增强复合材料。
常见的方式是通过浸渍法或机械混合法将碳纳米管注入到基体中。
浸渍法是将碳纳米管悬浮液浸渍于基体表面，并通过真空或气压的作用使其渗透至基体内部，达到均匀分散的目的。
机械混合法则是将碳纳米管与基体材料一同进行混合，利用机械力将其均匀分散。
这两种方法的选择取决于基体材料的性质和应用场景。
通过以上的制备方法，得到的碳纳米管增强复合材料具备了优异的力学性能。
首先，碳纳米管以其高强度和高刚度，使得增强复合材料的强度得到显著提升。
研究表明，在添加低浓度的碳纳米管的情况下，复合材料的拉伸强度可以提高 30%-100%。
其次，碳纳米管具有优异的导电性，可以赋予复合材料良好的导电性能。
这样的复合材料多用于电子元器件、防静电材料等领域。
此外，碳纳米管还具有优异的导热性能，使得复合材料具备了良好的散热性能，适用于热管理领域。
然而，碳纳米管增强复合材料的制备与性能研究仍有待进一步深入。
首先，目前碳纳米管的制备方法仍存在高成本、低产率的问题，限制了其在工业化生产中的应用。
碳纳米管复合材料的制备及其应用研究碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种纳米尺度的碳材料，具有极高的机械强度、导电性和导热性。
随着科技的不断进步，人们对碳纳米管也越来越重视。
尤其是碳纳米管复合材料，其制备及应用正在成为当今研究领域的热点之一。
一、碳纳米管的制备碳纳米管材料是以碳为主体的一种特殊纳米材料，其制备方法主要有两种：一种是基于碳分子的单壁碳纳米管生长法，另一种是基于石墨材料的多壁碳纳米管制备法。
前者利用气相淀积法或等离子体化学气相沉积法得到单壁碳纳米管；后者则是以天然石墨为原料，通过高温碳化、球磨、化学氧化、还原等一系列处理过程获得。
二、碳纳米管复合材料的制备碳纳米管复合材料是将碳纳米管作为增强材料，与其他基材料（如金属、聚合物等）进行复合而成的一种复合材料。
制备碳纳米管复合材料的方法有很多种，其主要方法包括：浸渍法、缠绕法、溶胶-凝胶法等。
其中，浸渍法是最常用的方法之一。
在该方法中，将碳纳米管与有机溶剂混合，使其均匀分散后，再浸渍到基材料中，放置一段时间即可形成，具有很强的增强效果。
三、碳纳米管复合材料的应用碳纳米管复合材料由于具有很好的电子传输和固体力学性能，在多个领域都有应用前景。
以下列举其中几个主要领域。
1. 材料强化由于碳纳米管的强度和硬度较高，通过将其纳米尺度的结构与其他材料复合，可以提高复合材料的力学性能。
在高端航空航天、汽车制造等领域，碳纳米管复合材料有着广泛的应用。
2. 电子器件又由于碳纳米管具有很好的导电性和导热性，复合后的复合材料也有很好的电子传输性能，可以应用于柔性电极、生物传感器等电子器件。
3. 生物医学领域生物医学领域也是碳纳米管复合材料应用的一个热点。
具有良好的生物相容性和光学性质的单壁碳纳米管，被广泛应用于药物运输、诊断及治疗方面。
综上所述，碳纳米管复合材料是一种具有非常广泛应用前景的复合材料。
再加上我国在碳纳米管领域的实力强大，我们有理由相信，碳纳米管复合材料一定会在未来的科技发展中发挥越来越大的作用。
碳纳米管增强复合材料的制备与力学性能随着科学技术的发展，新型材料在各个领域得到广泛应用。
碳纳米管增强复合材料作为一种重要的新型材料，在材料科学与工程领域引起了广泛的关注。
本文将对碳纳米管增强复合材料的制备方法和力学性能进行探讨。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管是一种由碳元素构成的纳米材料，具有极高的强度和导电性能。
制备碳纳米管的方法主要包括化学气相沉积法、电弧放电法和化学还原法等。
其中，化学气相沉积法是制备碳纳米管最常用的方法之一。
该方法通过将碳源气体在高温下分解或蒸发生成碳原子，并在金属催化剂的作用下，在载体表面上沉积形成碳纳米管。
此外，还可以通过改变实验条件和掺杂其他元素来调控碳纳米管的性质。
二、碳纳米管增强复合材料的制备方法碳纳米管增强复合材料是将碳纳米管与基体材料结合起来，通过复合增强的方式提高材料的力学性能。
制备碳纳米管增强复合材料的方法主要包括原位生长法、注射法和浸渍法等。
原位生长法是将碳纳米管直接生长在基体材料上，具有较好的界面结合强度。
注射法是将碳纳米管溶液注入基体材料中，通过加热或固化使其固化在基体中。
浸渍法是将碳纳米管浸渍在基体材料中，通过干燥和固化使其与基体结合。
三、碳纳米管增强复合材料的力学性能碳纳米管增强复合材料具有很高的力学性能，主要表现在以下几个方面：1. 高强度：碳纳米管具有极高的强度，可以弥补材料基体原有的弱点，从而提高材料的整体强度。
2. 高刚度：碳纳米管的刚度远高于传统的增强材料，可以增加复合材料的刚度，提高其抗弯刚度和抗拉强度。
3. 良好的韧性：碳纳米管增强复合材料具有较高的韧性，能够在承受外力时发生塑性变形而不易断裂。
4. 优异的导电性和导热性：由于碳纳米管具有良好的导电性和导热性，可以应用于电子器件和热管理领域。
综上所述，碳纳米管增强复合材料是一种具有广阔应用前景的新型材料。
通过合理选择制备方法和优化实验条件，可以制备出具有优异力学性能的碳纳米管增强复合材料，为材料科学与工程领域的发展做出贡献。
碳纳米管增强复合材料的制备与应用碳纳米管 (CNTs) 是一种具有独特性能和结构的纳米材料，在材料科学领域引起了广泛的关注。
碳纳米管增强复合材料作为一种新型的材料，具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于多个领域。
一、碳纳米管制备方法目前，制备碳纳米管的方法主要包括化学气相沉积（CVD）、电弧放电、溶胶凝胶等。
其中，化学气相沉积是最常用的方法之一。
该方法通过在合适的催化剂下，在适当的温度和气氛条件下使碳源气体分解生成碳纳米管。
二、碳纳米管增强复合材料的制备制备碳纳米管增强复合材料的方法多样，其中最常用的是层层堆砌和浸渍法。
层层堆砌法通过将碳纳米管和基质材料交替堆叠，形成多层结构。
而浸渍法则是将碳纳米管浸渍到基质材料中，使其均匀分散。
这两种方法能够使碳纳米管与基质材料充分接触，从而提高材料的力学性能和导电性能。
三、碳纳米管增强复合材料在航空航天领域的应用由于碳纳米管增强复合材料具有轻量、高强度和耐高温性能，因此在航空航天领域起到了重要的作用。
利用碳纳米管增强复合材料可以制备出轻量化的航空器结构件，提高飞行器的载荷能力和降低燃油消耗。
此外，碳纳米管增强复合材料还可以用于制备导电的航空器外表面，提高静电防护性能，有效减少雷击事故的发生。
四、碳纳米管增强复合材料在能源领域的应用在能源领域，碳纳米管增强复合材料也发挥着重要的作用。
例如，利用碳纳米管增强复合材料可以制备高性能的锂离子电池电极材料，提高电池的能量密度和循环寿命。
此外，碳纳米管增强复合材料还可以应用于储氢材料、超级电容器等能源存储和转化领域，为清洁能源技术的发展提供支持。
五、碳纳米管增强复合材料在医学领域的应用碳纳米管增强复合材料在医学领域的应用前景广阔。
由于碳纳米管具有良好的生物相容性和导电性能，可用于修复和重建神经组织、骨组织和心血管组织等。
此外，碳纳米管增强复合材料还可以用于制备药物传递系统，提高药物的靶向性和疗效。
六、碳纳米管增强复合材料的挑战和展望尽管碳纳米管增强复合材料具有广泛的应用前景，但还存在一些挑战。
碳纳米管增强聚合物复合材料的制备与性能研究简介：碳纳米管是一种具有优异力学性能和导电性的纳米材料，已被广泛应用于聚合物复合材料中。
本文旨在介绍碳纳米管增强聚合物复合材料的制备方法、性能研究与应用前景。
1. 碳纳米管的制备方法1.1 化学气相沉积法化学气相沉积法是目前最常用的碳纳米管制备方法之一。
通过控制反应温度、反应压力和催化剂的选择和浓度，可以获得不同直径、长度和结构的碳纳米管。
1.2 电弧放电法电弧放电法是碳纳米管制备的另一种常用方法。
通过在高温、高压的条件下，将碳电极电弧放电，生成包含碳纳米管的石墨颗粒。
随后，通过化学处理将碳纳米管分离出来。
1.3 碳纳米管纤维拉伸制备法碳纳米管纤维拉伸制备法通过对多股碳纳米管进行拉伸和整合，形成具有优异性能的连续纤维。
2. 碳纳米管增强聚合物复合材料的制备2.1 碳纳米管的表面改性为了增加碳纳米管与聚合物基体的相容性和界面结合强度，可以对碳纳米管进行表面改性。
常用的表面改性方法包括氧化、还原、聚合等。
2.2 碳纳米管的分散碳纳米管在聚合物基体中的均匀分散对于复合材料的性能至关重要。
常用的碳纳米管分散方法包括超声处理、表面活化剂包覆等。
2.3 聚合物基体的选择不同类型的聚合物基体对于碳纳米管增强复合材料的性能有重要影响。
常用的聚合物基体包括聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯等。
2.4 制备工艺的优化通过调节制备工艺参数，如温度、压力和搅拌速度等，可以优化碳纳米管增强聚合物复合材料的结构与性能。
3. 碳纳米管增强聚合物复合材料的性能研究3.1 机械性能碳纳米管的引入可以显著提升聚合物复合材料的力学性能。
研究表明，适量添加碳纳米管可以提高复合材料的强度、刚度和韧性。
3.2 导电性能碳纳米管具有优异的导电性能，可以赋予聚合物复合材料良好的导电特性。
研究表明，适量添加碳纳米管可以显著提高复合材料的电导率和导电稳定性。
3.3 热稳定性碳纳米管的引入可以提高聚合物复合材料的热稳定性，延长其使用寿命。
碳纳米管增强的复合材料的制备与性能研究一、引言碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）作为一种具有优异性能的纳米材料，在复合材料领域中具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨碳纳米管增强的复合材料的制备方法及其性能研究。
二、制备方法目前常用的碳纳米管增强复合材料的制备方法主要包括两步法和一步法。
其中，两步法主要包括碳纳米管的表面改性和复合材料的制备两个步骤。
表面改性可以利用化学修饰、物理吸附等方法，提高碳纳米管与基质的相容性，增强界面结合强度。
而复合材料的制备一般采用溶液浸渍、熔融法、层压法等方法，将碳纳米管与基质完全混合，并通过热处理、压制等过程形成复合材料。
三、性能研究1. 机械性能碳纳米管的加入可以显著提高复合材料的机械性能。
例如，研究表明，在增加了少量碳纳米管的情况下，复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高了20%和30%。
这是因为碳纳米管具有极高的强度和模量，其与基质之间的相互作用可以有效阻止裂纹的扩展，提高复合材料的抗拉强度和弯曲强度。
2.导电性能由于碳纳米管具有优异的导电性能，其加入可以使复合材料具备导电性。
实验研究表明，当碳纳米管的质量分数为1%时，复合材料的电阻率可降低至10-3 Ω·cm范围内。
这种导电性能可以应用于电子器件、传感器等领域。
3.热稳定性碳纳米管的加入可以提高复合材料的热稳定性。
热失重分析结果显示，在高温下，碳纳米管增强的复合材料的热稳定性明显优于纯基质材料。
这是因为碳纳米管具有良好的导热性能，能够快速传导和分散热量，并防止复合材料因局部高温而发生熔融。
4.其他性能除了上述性能外，碳纳米管增强的复合材料还具有其他突出的性能。
例如，研究表明，复合材料的抗腐蚀性能可以通过碳纳米管的引入得到改善；在光学性能方面，由于碳纳米管的吸光性能，复合材料可以用于太阳能电池、光电子器件等。
四、应用前景碳纳米管增强的复合材料由于其优异的性能，在诸多领域具有广阔的应用前景。
Advances in Material Chemistry 材料化学前沿, 2017, 5(3), 70-79Published Online July 2017 in Hans. /journal/amchttps:///10.12677/amc.2017.53009The Research Advances on CarbonNanotubes/Polymer NanocompositesNannan Chao, Rao Fu, Changmei Sun*, Rongjun Qu*, Ying ZhangSchool of chemistry material science, Ludong University, Yantai ShandongReceived: May 13th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017AbstractCarbon nanotubes are ideal reinforcing materials due to their large aspect ratio and specific sur-face area. The research advances on carbon nanotubes/polymer nanocomposites in recent years have been reviewed in this paper. The reinforced polymers mainly included polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polysulfone and polymethyl methacrylate. The preparation methods, applica-tions and mechanical properties, thermal stability and electrical conductivity of the composites were summarized.KeywordsCarbon Nanotubes, Polymer, Nanocomposites, Mechanical Property碳纳米管增强聚合物复合材料的合成及应用进展晁楠楠，付饶，孙昌梅*，曲荣君*，张盈鲁东大学化学与材料科学学院，山东烟台收稿日期：2017年5月13日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日摘要碳纳米管由于具有很大的长径比和比表面积，是理想的增强材料。
本文主要综述了近年来碳纳米管增强聚合物复合材料的研究进展，所增强的聚合物主要包括聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚砜和聚甲基丙烯酸甲酯。
*通讯作者。
文章引用: 晁楠楠, 付饶, 孙昌梅, 曲荣君, 张盈. 碳纳米管增强聚合物复合材料的合成及应用进展[J]. 材料化学前晁楠楠等对复合材料的制备方法、应用及所得材料的力学性能、热稳定性、导电性等各方面性能进行了总结。
关键词碳纳米管，聚合物，纳米复合材料，力学性能Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言碳纳米管(CNTs)，又名巴基管(bukytubes)，是1991年日本电子公司(NEC)的Iijima在用高分辨透射电镜分析电弧放电产生的阴极沉积物时首先发现的[1]。
自此以后，碳纳米管便迅速成为世界范围内的研究热点之一。
碳纳米管属于富勒碳系，是一种新型的碳结构–维纳米材料，是由单层或多层石墨片围绕同一中心轴，按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级中空管状结构，两端通常被由五元环和七元环参与形成的半球形大富勒烯分子封住，每层纳米管的管壁是一个圆柱面这个圆柱面是由碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形网络平面所围成的。
根据石墨层数的不同，碳纳米管可以大致分为单壁碳纳米和多壁碳纳米管[2]。
碳纳米管具有优异的力学性能[3]，相对密度虽然只有钢的1/6，但是强度却比钢高100倍，其弹性应变约为5%，最高可达12%，约为钢的60倍，与此同时，它的理论拉伸强度为钢的100倍。
其超强的力学性能可以极大地改善聚合物复合材料的强度和韧性，独特的光电性能可以赋予聚合物复合材料新的光电性能[4]。
同时碳纳米管自身纳米级的中空管状结构赋予其很大的表面积且其表面易氧化或表面负载，即在表面产生了大量的吸附活性位点，因此碳纳米管在吸附性能方面的应用也极有发展前景。
碳纳米管与聚合物的复合可以实现不同组元材料的优势互补或加强，并且最经济有效地利用碳纳米管的独特性能，是碳纳米管稳定化的有效途径，因此，一时间碳纳米管的化学改性以及碳纳米管与聚合物的复合成为人们关注的热点[5]。
随着研究日益进展，人们还发现碳纳米管/聚合物复合材料在信息材料、生物医用材料、隐身材料、催化剂、高性能结构材料、多功能材料等方面有着广阔的应用前景[6]。
为了进一步发掘碳纳米管的更多应用潜能，科研工作者正努力从不同角度拓展碳纳米管的应用途径，从而掀起了一股碳纳米管的研究热潮。
碳纳米管管径小，表面能大，在范德华力以及相互之间的π电子作用的影响很容易相互吸引形成尺寸较大的团聚体，影响它在聚合物中的分散。
为了提高碳纳米管和聚合物的界面粘结力，通常会在碳纳米管表面进行物理和化学修饰[7]。
物理修饰主要通过吸附、包覆和涂敷对碳纳米管进行表面改性，这种方法不会对碳纳米管的结构有破坏，保留了碳纳米管原始的优异性能。
而化学修饰则是碳纳米管和改性剂进行化学反应，改变碳纳米管的表面结构和状态。
无论是物理还是化学改性，都可以提高碳纳米管的分散性。
目前制备碳纳米管/聚合物复合材料的方法主要有物理共混法和原位聚合法。
溶液混合法是将碳纳米管分散在适当的溶剂中，然后在一定温度下将碳纳米管与聚合物进行共混，最后通过蒸发、沉淀或浇铸成膜的方法制得碳纳米管/聚合物复合材料。
其中，利用高能超声波法可以将碳纳米管/聚合物混合在不同的溶剂中以获得碳纳米管/聚合物的亚稳态的悬浮液[8]。
原位聚合法主要是利用引发剂打开碳纳米管的π-π键或其表面的官能团使其参与聚合，这样通过缩聚反应使碳纳米管与聚合物之间形成共价键，加晁楠楠等强了碳纳米管与聚合物间的界面作用，以达到碳纳米管的增强作用[9]。
鉴于聚合物种类繁多，综合近年来科研工作者对碳纳米管增强聚合物的研究，本文选取了聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚砜和聚甲基丙烯酸甲酯为主要增强对象，对碳纳米管增强聚合物的纳米复合材料的研究进展进行了综述。
2. 碳纳米管增强聚氯乙烯(PVC)复合材料聚氯乙烯(PVC)是一种重要的热塑性塑料，是通用树脂之一，优点颇多，例如阻燃性能优良、绝缘性能好、耐腐蚀等优良的综合性能以及价格低廉、原材料来源广泛，已被广泛的应用于建筑、包装及汽车工业等领域，其产量仅次于聚乙烯(PE)而居世界树脂产量的第二位[10]。
同样用于膜合成的PVC材料具有优良的化学稳定性及机械性能，价格低廉，是一种优良的膜合成材料，在我国实际生产中已较为成熟。
但该材料属于疏水性材料，合成膜的通量低，易吸附污物，耐热变形性差及热稳定性差、加工性能不佳，这在一定程度上使它的应用受到限制[11]。
为了改进这些性能，近年来，科研工作者利用碳纳米管的优良性能改性增强PVC复合材料，其相关研究报道得到了广泛关注。
赵方波等[12]首次采用浸没沉淀相转化法(L-S法)制备了单壁碳纳米管(SWCNTs)及聚氯乙烯(PVC)共混膜，发现SWCNTs在聚氯乙烯铸膜液中表现出良好的分散性能，SWCNTs/PVC共混膜表面分布均匀微孔，断面形成不对称膜孔道。
膜表面亲水性得到改善，且当SWCNTs含量不同时，SWCNTs/PVC表面接触角会依次降低，SWCNTs/PVC共混膜纯水通量明显提高。
吴浩等[13]采用硫酸、硝酸混酸改性多壁碳纳米管(MWCNTs)，通过化学水热法在改性的MWCNTs表面负载纳米Fe3O4，将负载Fe3O4的MWCNTs(MWCNTs/Fe3O4)与PVC在无磁场、有磁场作用下共混制膜，获得MWCNTs无序排列、有序排列修饰的PVC超滤膜，并与纯PVC膜作比较。
研究结果表明：MWCNTs/Fe3O4的加入使膜的亲水性、纯水通量、截留性能等有了显著提高，MWCNTs有序排列修饰使膜在表皮层形成了更加致密，更为狭长的微孔结构，具有了更优异的导流网络通道，提高了膜的性能。
Rajabi等[14]用溶液浇铸的方法制备了PVC/MWCNTs混合薄膜，在制备过程中分别加入了原始碳纳米管(R-MWCNT)和羧基功能化的碳纳米管(C-MWCNT)，羧基碳纳米管比原始碳纳米管表现出来更好的气体分离性能，特别是对CO2/CH4的分离。
研究发现含有5w%羧基碳纳米管的膜在2个大气压下对CO2/CH4的选择性最高可达52.18，含有3w%羧基碳纳米管的膜对CO2/CH4的选择性最高可达63.52。
除此之外，研究人员还针对碳纳米管增强聚氯乙烯复合材料的导电性能做了一系列研究。
Vasanthkumar等[15]同样使用溶液混合浇铸的方法制备了高品质的MWCNT-PVC复合材料薄膜，碳纳米管负载从0.1%增加到44.4 w%时，其电导率从10−7显著提高到9S/cm。
Lei [16]等用溶液共混法制得了MWNTs/PS-PVC复合材料，进行了电导率的测试分析。
通过对载流子浓度、迁移率的测量以及电导活化能的计算等分析研究了影响MWNTs/PS-PVC复合材料电导率的因素和导电机制。
结果表明：当PS与PVC 的质量比为1：1时，MWNTs/PS-PVC复合材料的导电阈值最低；当MWNTs的质量分数为1.5%，PS 在PS-PVC基体中的质量分数为50%时，MWNTs/PS-PVC复合材料的电导率比MWNTs/PVC单一聚合物复合材料的提高了4个数量级。
在导电网络的形成过程中，MWNTs/PS-PVC复合材料中形成的与无机化合物超晶格结构类似的n-i-P-i结构降低了MWNTs／PS-PVC复合材料的电导活化能，增加了载流子浓度，使MWNTs/PS-PVC复合材料电导率显著提高。
王俊[17]等采用原子转移自由基聚合(ATRP)在多壁碳纳米管(MWNTs)表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA)得到MWNTs—PBA，并以此对聚氯乙烯(PVC)改性，采用熔融共混法制备了PVC/MWNTs—PBA复合材料。
