碳纳米材料增强镁基复合材料研究进展

收稿:2011-04-25;修回:2011-07-18;基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2009A A03Z528);作者简介:邱军,男,工学博士,教授,博士研究生导师,研究方向为高性能聚合物基复合材料;E -mail :qiujun @tong ji .edu .cn .碳纳米管及碳纤维增强环氧树脂复合材料研究进展邱　军,陈典兵(同济大学材料科学与工程学院,先进土木工程材料教育部重点实验室,上海　201804) 摘要:碳纳米管与碳纤维具有优异的力学、电学等性能,广泛用做复合材料增强体,但目前碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料的研究具有一定的局限性,只考虑了两相材料间的作用,即仅对单一相进行处理而忽略了另一相的改性。

本文从碳纳米管/碳纤维协同增强环氧树脂基体复合材料的思路入手,结合自己的研究成果,综述了国内外相关研究进展。

从研究结果可以看出,将三相材料之间完全有效地联系起来,发挥三者间的协同效应,复合材料的性能可以发生质的飞跃。

关键词:碳纳米管;碳纤维;环氧树脂;三相复合材料引言日本科学家Iijim a [1]在1991年首次发现碳纳米管(CN Ts )。

碳纳米管具有着优异的力学、电性能和热性能,抗拉强度达到200GPa ,弹性模量可达1TPa ,并且具有低密度、高长径比等结构特点,因此成为聚合物复合材料的理想增强材料。

碳纤维(CF )具有十分优异的力学性能,同时耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、低热膨胀系数、导电导性、电磁屏蔽性优良等。

碳纤维复合材料同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气等领域[2]。

环氧树脂(EP )是一种高性能复合材料基体,具有优良的机械性能、绝缘性能、耐腐蚀性能、黏接性能和低收缩性能。

当前以环氧树脂为基体的高性能复合材料应用广泛,碳纳米管/环氧树脂复合材料和碳纤维/环氧树脂复合材料凸显了优异的力学和综合性能,那么如何再进一步提高这两类复合材料的性能呢?本文在简要综述碳纳米管和碳纤维对环氧树脂复合材料性能改善的前提下,进一步综述了碳纳米管/碳纤维/环氧树脂三相复合材料的研究进展,并对其可能的发展进行了预测。

基于碳纳米管及其复合材料的柔性应变传感器研究进展目录一、内容概述 (2)二、碳纳米管及复合材料的概述 (2)1. 碳纳米管的基本性质 (3)2. 碳纳米管复合材料的制备 (4)3. 碳纳米管及其复合材料的应用领域 (5)三、柔性应变传感器的原理及发展现状 (6)1. 柔性应变传感器的基本原理 (8)2. 柔性应变传感器的发展现状 (9)四、基于碳纳米管及其复合材料的柔性应变传感器研究进展 (10)1. 碳纳米管柔性应变传感器的研究现状 (11)（1）制备工艺研究 (13)（2）性能研究 (14)2. 碳纳米管复合材料柔性应变传感器的研究进展 (15)（1）复合材料的类型及性能特点 (17)（2）传感器的制备工艺优化 (18)（3）应用研究及成果展示 (18)五、面临的挑战与展望 (20)1. 目前研究面临的挑战分析 (21)2. 未来发展趋势及展望分析 (22)一、内容概述柔性应变传感器作为一种新型的传感器技术，具有结构简单、响应速度快、灵敏度高、抗干扰能力强等优点，在工程测量、生物医学、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

基于碳纳米管及其复合材料的柔性应变传感器研究取得了显著的进展。

本文将对这一领域的研究现状进行梳理，重点关注碳纳米管及其复合材料在柔性应变传感器中的基础研究、制备方法、性能优化以及应用实例等方面的最新进展。

通过对国内外相关研究成果的分析和对比，总结了目前该领域的主要研究方向和发展趋势，为进一步推动柔性应变传感器的研究与应用提供参考依据。

二、碳纳米管及复合材料的概述碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种具有独特结构和优异性能的一维纳米材料。

由于其高导电性、高热导率、高机械强度以及良好的化学稳定性，CNTs在电子、传感器、复合材料等领域得到了广泛的应用。

基于碳纳米管的柔性应变传感器因其高灵敏度、良好的机械柔韧性和稳定性受到了研究者们的广泛关注。

随着科技的进步，单一的碳纳米管在某些应用场景中可能难以满足复杂多变的需求，于是人们通过一定的工艺和技术，将碳纳米管与其他材料相结合，形成复合材料。

碳纤维增强复合材料的微观结构与力学性能关系研究摘要：我们旨在深入探讨碳纤维增强复合材料的微观结构与力学性能之间的关系。

通过采用先进的显微结构分析技术和力学测试手段，我们系统地研究了不同微观结构下碳纤维复合材料的力学响应。

结果表明，碳纤维的分布、取向以及复合基体的性质等微观结构参数对力学性能有着显著影响。

本研究为优化碳纤维增强复合材料的设计和制备提供了深刻的理论指导。

关键词：碳纤维复合材料，微观结构，力学性能，显微分析，设计优化引言：随着碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车工业等领域的广泛应用，对其性能优化的需求日益迫切。

而微观结构是决定材料性能的重要因素之一。

在设计阶段，我们需要充分理解碳纤维复合材料微观结构与力学性能之间的关系，以便更有效地调控和提升材料性能。

在深入研究碳纤维复合材料的微观结构与力学性能之间的关系后，我们期望能够为制备高性能的碳纤维复合材料提供科学依据，推动其在各个工程领域的广泛应用。

一、碳纤维的微观分布特征碳纤维在增强复合材料中的微观分布特征直接关系到材料的力学性能和整体性能。

首先，我们将深入研究碳纤维在复合材料中的三维分布情况。

通过采用先进的显微结构分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），我们能够获取材料截面的高分辨图像，揭示碳纤维的分布密度、排列方式以及与基体的相互作用。

进一步地，我们将探讨碳纤维在复合材料中的层间分布。

层间分布是影响材料弯曲和剪切性能的重要因素。

通过在微观尺度上观察碳纤维在各层之间的位置关系，我们能够了解纤维在复合材料中的层间连接方式，从而为优化设计提供理论依据。

除了静态的微观分布特征，我们还将关注在不同加载条件下碳纤维的微观变形行为。

通过模拟不同应力和应变状态下的碳纤维微观变形，我们能够洞察纤维的拉伸、屈曲、扭转等变形模式，为理解复合材料的宏观性能提供微观机理的解释。

在整个讨论中，我们将引入相关的专业术语，如纤维体积分数、取向分布、截面形态等，以确保对碳纤维微观分布特征的描述准确而全面。

碳材料在镁基固态储氢领域中的应用进展周润晨;刘美佳;薛欣萌;范银宇;王守娟;孔凡功【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2024(34)1【摘要】镁基储氢材料因其理论储氢密度高(MgH_(2),7.6%(质量分数))、来源广、成本低的特点,被认为是最具应用前景的固态储氢材料之一。

但MgH_(2)的放氢焓值高(75 kJ/mol)、放氢温度高(>380℃),造成其动力学和热力学性能差,限制了在固态储氢领域的应用和发展。

近年来,碳材料因结构多样化、可调控性强、比表面积大、力学性能高和电子传输能力强等优势,在镁基储氢材料的掺杂改性、纳米限域等方面应用广泛,可以有效改善吸放氢温度、循环性能和吸放氢活化能等性能指标,并取得了大量成果。

本文主要针对碳材料在镁基储氢材料中的研究现状,归纳了碳材料的合成和改性方法,重点阐述了不同维度碳材料在镁基储氢领域的应用进展,并展望了未来的发展方向。

【总页数】14页(P63-76)【作者】周润晨;刘美佳;薛欣萌;范银宇;王守娟;孔凡功【作者单位】齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室;齐鲁工业大学(山东省科学院)制浆造纸科学与技术教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TK91【相关文献】1.催化剂对镁基储氢材料储氢性能影响的研究进展2.碳微晶结构对球磨制备镁基储氢材料的影响3.镁基合金与碳纳米纤维复合储氢材料的制备与性能研究(Ⅰ)——以化学镀Ni碳纳米纤维为前驱物热扩散法合成Mg_2Ni-CNFs复合储氢材料4.镁基储氢材料水解制氢研究进展5.镁基固态储氢材料研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《石墨烯及碳纳米管增强铜基复合材料组织与性能研究》一、引言随着科技的不断进步，材料科学在许多领域取得了重大突破。

其中，铜基复合材料因其优异的导电性、导热性及良好的机械性能，在电子、电力、航空航天等领域得到了广泛应用。

近年来，石墨烯和碳纳米管因其独特的物理和化学性质，被广泛用于增强铜基复合材料的性能。

本文将针对石墨烯及碳纳米管增强铜基复合材料的组织与性能进行深入研究。

二、石墨烯及碳纳米管的基本性质石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有优异的导电性、导热性和机械强度。

而碳纳米管则是由卷曲的石墨烯片构成的管状结构，也具有很好的导电和导热性能，且强度非常高。

这些特性使得石墨烯和碳纳米管成为增强铜基复合材料的理想选择。

三、实验方法与材料制备本实验采用石墨烯和碳纳米管作为增强相，制备了不同比例的铜基复合材料。

首先，将石墨烯和碳纳米管分别与铜粉混合，通过热压法制备出铜基复合材料。

通过对制备工艺的优化，我们得到了不同石墨烯和碳纳米管含量的铜基复合材料。

四、组织结构分析通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察了铜基复合材料的微观组织结构。

结果表明，石墨烯和碳纳米管在铜基体中分布均匀，且与铜基体具有良好的界面结合。

此外，随着石墨烯和碳纳米管含量的增加，复合材料的晶粒尺寸有所减小，晶界更加清晰。

五、性能研究1. 力学性能：通过对铜基复合材料进行拉伸测试，发现随着石墨烯和碳纳米管含量的增加，复合材料的抗拉强度和硬度均有所提高。

这主要归因于石墨烯和碳纳米管的优异机械性能以及与铜基体的良好界面结合。

2. 电学性能：通过测量铜基复合材料的电导率，发现其电导率随着石墨烯和碳纳米管含量的增加而略有降低，但仍保持较高的电导率水平。

这表明石墨烯和碳纳米管的添加对铜基体的电导性能影响较小。

3. 热学性能：由于石墨烯和碳纳米管具有优异的导热性能，因此铜基复合材料的热导率也有所提高。

通过热导率测试，发现随着石墨烯和碳纳米管含量的增加，复合材料的热导率逐渐提高。

碳纳米管的制备与应用研究进展碳纳米管是一种高度可控的新材料，具有优异的力学性能、导电性能和热导性能。

它有很多广泛的应用，例如纳米电子学、光电储存、传感器、复合材料等。

在制备和应用方面，碳纳米管的研究一直是材料科学领域的热点之一。

本文将介绍碳纳米管的制备方法和应用研究进展。

1.碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要包括两种：单壁碳纳米管的制备和多壁碳纳米管的制备。

单壁碳纳米管可以使用化学气相沉积、电弧法和激光热解法等方法制备。

而多壁碳纳米管的制备可以使用等离子化学气相沉积、化学气相沉积、化学气相氧化还原法、高压水热法等方法制备。

其中，等离子化学气相沉积法被认为是制备高质量碳纳米管的一种有效方法。

在这种方法中，金属催化剂和加热源被放置在石英管中，通过气相反应制备碳纳米管。

这种方法可以获得高质量的碳纳米管，但成本较高。

化学气相沉积法则常被用于制备大面积单壁碳纳米管膜，在这种方法中碳源物质被分解，然后在合适的条件下聚合形成碳纳米管。

这种方法具有制备面积大的优点，但制备的碳纳米管不稳定。

高压水热法则在保持碳纳米管晶格结构高度连续和高可控性方面具有很大的潜力。

2.碳纳米管的应用研究进展（1）纳米电子学碳纳米管在纳米电子学领域的应用研究进展非常迅速。

由于其极小的尺寸和优异的电学性能，碳纳米管被认为是一种理想的纳米电子元器件。

由于单壁碳纳米管比多壁碳纳米管的电学性能更加优良，所以在纳米电子学领域，单壁碳纳米管得到了更多的关注。

碳纳米管晶体管在纳米电子学中是一个重要的应用领域。

它们由一个金属电极、一个半导体电极和一个碳纳米管电极组成，可以用于制作高效的电荷传输装置。

然而，碳纳米管晶体管也存在许多问题，例如金属/碳纳米管接触的电阻、电极标记位置不一致、多个管子强耦合等。

（2）传感器碳纳米管在传感器中的应用也具有很大的发展前景。

由于碳纳米管的高表面积、高强度和优异的电学性能，碳纳米管传感器能够快速、灵敏地检测各种化合物。