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阵列法制备连续碳纳米管纤维及其性能研究

李珊 , 赵静娜 , 贾晶晶 , 顾轶卓 , 李敏 , 张骁骅 , 李清文 , 张佐光

连续碳纳米管(CNT)纤维是由纳米级碳材料通过组装形成的微米级纤维材料.本文采用阵列纺丝法制备连续CNT纤维,通过改变纺丝工艺,考察了致密度、直径及捻角等组装参数对纤维内CNT的堆积排列结构、纤维的力学性能和电导性能的影响.结果表明,乙醇浸润可以明显提高CNT致密化程度,从而增强管间作用力,使得纤维力学及电学性能显著提升,拉伸模量、拉伸强度和电导率分别提高了121％、67％和26％;在纺丝过程中通过改变薄膜宽度调节纤维直径时,直径过小或过大都不利于提高纤维的力学性能,适中的直径在7至8μm时可以得到更高的CNT堆积密度,从而获得较高的拉伸性能;对于致密化程度较高的乙醇浸润CNT纤维,适度降低加捻程度并不显著影响纤维性能,为规模化连续制备提供了保证.

关键词: 碳纳米管纤维 , 阵列纺丝法 , 浸润 , 力学性能 , 电导率

超疏水固体表面的制备及其量化表征

叶霞 , 周明 , 蔡兰 , 李保家 , 杨加宏 , 蒋大林

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.04.038

超疏水表面是指对水的接触角θ超过150°且滚落角α低于2°的固体表面,用来解释超疏水现象的两种经典理论分别是Wenzel模型和Cassie模型.在表征表面超疏水性时,除常用的θ、α外,接触角滞后△θ、斜面上液滴滞留在材料表面上的最大半径Rc、两种状态转化时的临界压力△p以及液滴落下后能反弹的临界撞击速度Vc也是非常重要的参数.依据表面微细结构和低表面自由能是构成超疏水表面的两个重要条件,阐述了通过在疏水表面构建表面微细结构和用低表面能物质修饰粗糙表面这两种方法制备超疏水表面,并提出了今后研究中应该注意的一些问题.

关键词: 超疏水 , 浸润 , 接触角 , 表面微细结构 , 表面自由能

模板浸润法制备聚合物纳米管阵列

佘希林 , 宋国君 , 彭智 , 李建江 , 陈东 , 王树龙

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2007.06.025

以孔径为200 nm的多孔氧化铝膜(AAO)为模板、常规分子量的通用聚合物为原料,采用聚合物溶液或熔体浸润模板纳米孔的物理技术,进行了多种聚合物纳米管的制备研究.结果表明:聚苯乙烯、尼龙66、聚丙烯、ABS、热塑性聚氨酯等多种聚合物纳米管及其纳米管阵列成功制得.运用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了纳米管的微观形貌和阵列结构.并探讨了聚合物性质、纳米管制备工艺与纳米管结构的关系,初步探索了多孔模板法制备聚合物纳米管的机理.

关键词: 通用聚合物 , 纳米管 , 浸润 , 多孔氧化铝膜(AAO) , 机理

沥青基炭纤维表面改性对炭/炭复合材料力学性能的影响

金政 , 孟令辉 , 张志谦 , 刘重德 , 李杰

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2005.06.010

为了提高沥青基炭纤维表面活性,采用臭氧氧化法对沥青基炭纤维表面进行改性.采用AFM,XPS研究了臭氧改性后沥青基炭纤维表面结构的变化.利用浸润仪测定了改性前后沥青基炭纤维表面能的变化,并用SEM分析了炭/炭复合材料断口形貌.结果表明,臭氧氧化使沥青基炭纤维表面含氧官能团和表面粗糙度增加,提高了沥青基炭纤维的表面能.炭/炭复合材料力学性能得到明显提高.

关键词: 炭纤维 , 臭氧氧化 , 炭/炭复合材料 , 浸润

缝线捻度对链式缝合复合材料的浸润及力学性能影响

陈吉平 , 苏佳智 , 郑义珠

玻璃钢/复合材料

分别采用不同捻度的Kevlar-29缝线对碳纤维层合板预成型体进行链式缝合,并进行VARI(真空辅助树脂渗透)成型.研究了不同捻度缝合板的拉伸、弯曲及层间剪切性能和不同捻度缝线与树脂的界面结合情况.实验结果表明:缝合复合材料在缝线进行适当加捻之后,拉伸和弯曲强度都有不同程度提高,当捻度为80次/米时,分别较捻度为20次/米时提高了2.5％和9％,层间剪切强度降低了12％;且缝线捻度较低时,基本不会对树脂在缝线内部的浸润效果造成影响,捻度较高时,树脂渗透困难,对缝线浸润效果影响较大.

关键词: 链式缝合 , 加捻 , 拉伸 , 弯曲,层间剪切 , 浸润

炭纤维的环氧树脂浸润特性

李敏 , 张佐光 , 孙志杰 , 罗慧珍

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.01.014

良好的界面粘结是制备高性能复合材料的关键之一,而树脂与纤维的优良浸润则是其首要前提.通过考察环氧618树脂与环氧AG80树脂在T300和T700两种炭纤维堆积体中分别沿垂直于纤维方向和平行纤维方向的浸润特性,同时模拟实际复合材料成型工艺条件,分析了浸润速率随树脂温度和纤维体积分数的变化规律.研究结果表明,树脂在垂直于T700炭纤维方向的浸润速率明显慢于相同条件下其在平行纤维方向的浸润.并且纤维含量对两种方向的浸润影响不同,垂直纤维方向的浸润速率随纤维体积分数的增加而减缓,而平行纤维方向的浸润速率则随纤维体积分数的增加而加快.以上研究结果均可用于指导复合材料成型工艺,具有较好的实际参考价值.

关键词: 复合材料 , 炭纤维 , 环氧树脂 , 毛细渗透 , 浸润

受热过程树脂浸润流动的超声无损评估

陈萍 , 刘玲 , 王占吉 , 何少刚

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.012

采用空气耦合超声C扫描技术,对非热压罐预浸料在升温和恒温受热过程中树脂的浸润流动变化进行了实时无损检测研究.首先将非热压罐预浸料从室温升至100℃,研究温度变化对树脂流动的影响.在此基础上,研究60℃和80℃恒温过程树脂浸润流动随时间的变化,通过C扫描图片实时、快速检测出树脂的浸润流动变化,并得到树脂沿纤维层厚度方向的浸润流动速率.通过显微组织分析验证了C扫描图像分析的准确性.结果表明,该空气耦合超声C扫描方法是检测纤维网架中树脂浸润流动微观变化的一种快速、有效的方法.

关键词: 非热压罐预浸料 , 浸润 , 树脂流动 , 空气耦合超声检测 , C扫描

经编织物法制备连续纤维增强热塑性复合材料的微观形貌和浸润过程分析

章亚东 , 段跃新 , 左璐 , 梁志勇 , 谈亚飞 , 张晨曙

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.06.011

采用经编织物等温热压法制备了连续纤维增强GF/PP热塑性复合材料.用扫描电镜对不同工艺条件下的复合材料微观形貌进行了观察,研究了工艺条件对浸润状态的影响规律,分析了纤维的浸润过程和主要缺陷的产生原因,并给出了浸润过程的初步模型.实验结果表明,这种GF/PP经编织物在一定工艺条件下热压成型,热塑性基体熔体可较好地浸润纤维,并使纤维达到较为理想的分散状态,是制备连续纤维增强热塑性复合材料一种新的途径.

关键词: 热塑性复合材料 , 经编织物 , 浸润 , 微观形貌 , 缺陷