本文關(guān)鍵詞：碳納米紙及其復(fù)合材料的制備與表征

  更多相關(guān)文章： 碳納米管 碳納米紙 復(fù)合材料 導(dǎo)電性 電磁屏蔽

【摘要】：碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和力學(xué)強(qiáng)度,但由于易團(tuán)聚,碳納米管的應(yīng)用受到很大限制,碳納米紙(buckypaper,BP)的發(fā)明大大擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。本文采用真空抽濾法制備了碳納米紙,并以碳納米紙?zhí)畛渚郾?PP)與環(huán)氧樹(shù)脂(EP)制備三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,研究了其結(jié)構(gòu)與性能。首先,以三種不同結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管(MWCNT)為原料,探究了MWCNT的分散工藝,并用真空抽濾法制備了BP,研究了MWCNT尺寸結(jié)構(gòu)對(duì)碳納米紙的結(jié)構(gòu)與性能的影響。通過(guò)紫外光譜及溶液電阻的測(cè)試,確定了合適的分散工藝。懸浮液穩(wěn)定性測(cè)試表明, “粗而長(zhǎng)”與“細(xì)而長(zhǎng)”的MWCNT穩(wěn)定性較好,曲拉通X-100可以顯著提高懸浮液穩(wěn)定性。對(duì)碳納米紙的性能測(cè)試結(jié)果表明, “細(xì)而長(zhǎng)”的MWCNT,成膜性、電導(dǎo)率(295 S/cm)、熱導(dǎo)率(81.4W·m-1·K-1)、機(jī)械性能(強(qiáng)度3.3 MPa)最好。在微觀結(jié)構(gòu)上,“細(xì)而長(zhǎng)”的MWCNT制備的碳納米紙孔徑更為均勻,分布較窄。以上結(jié)果表明,“細(xì)而長(zhǎng)”的MWCNT制備的碳納米紙的綜合性能最優(yōu)。以聚丙烯與BP通過(guò)熱壓法制備了PP/BP復(fù)合材料,研究了復(fù)合材料的電熱性能、導(dǎo)電性、熱性能與電磁干擾屏蔽效能(EMI SE)。結(jié)果表明,PP/BP復(fù)合材料的表面溫度依賴于外加電壓與BP填充量大小,復(fù)合材料在外加電壓下的電流隨時(shí)間延長(zhǎng)出現(xiàn)先增大后逐漸平衡的趨勢(shì)。由于樹(shù)脂的浸漬,復(fù)合材料的電導(dǎo)率比BP有所下降,但仍高于傳統(tǒng)共混材料2-3個(gè)數(shù)量級(jí),且隨溫度升高而逐漸增大。此外, BP的填充提高了復(fù)合材料機(jī)械性能,BP填充量為3.7 wt%時(shí),模量與強(qiáng)度分別比純PP提高了47.3%和19.7%。PP/BP復(fù)合材料在8.2～12.4 GHz(X波段)的電磁屏蔽主要依靠吸收損耗。復(fù)合材料的電磁屏蔽效能依賴于BP層的厚度,隨著B(niǎo)P厚度增大,屏蔽效能提高。BP厚度為70 gm時(shí),最高屏蔽效能達(dá)40 dB。通過(guò)調(diào)節(jié)BP層間距有效提高了屏蔽效能,層間距為1.5 mm時(shí),2層BP(厚度50 μm)的復(fù)合材料屏蔽效能可達(dá)44～51 dB。以環(huán)氧樹(shù)脂為基體,通過(guò)澆鑄法制備了含單層或多層BP的EP/BP復(fù)合材料,研究了復(fù)合材料的微觀形貌、電熱性能、導(dǎo)電性、電磁屏蔽等性能。結(jié)果表明,BP浸漬后厚度增大了約120%,浸漬性良好。電熱性能測(cè)試表明,復(fù)合材料的表面發(fā)熱溫度隨BP厚度與外加電壓增大而增大。由于樹(shù)脂的浸漬,碳納米紙的導(dǎo)電性下降,隨溫度提高,電導(dǎo)率先減小后增大。BP提高了環(huán)氧樹(shù)脂的儲(chǔ)能模量,填充量為10.7 wt%時(shí),常溫下儲(chǔ)能模量為純環(huán)氧樹(shù)脂的2倍,但對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響不大。EP/PP復(fù)合材料的電磁屏蔽效能也主要依靠吸收損耗。增大BP厚度,電磁屏蔽效能提高。此外,增加碳納米紙層數(shù),電磁屏蔽效能提高,5層50 μm的BP填充時(shí),電磁屏蔽效能可以達(dá)到50 dB以上。通過(guò)合理調(diào)節(jié)碳納米紙層的層間距,提高了復(fù)合材料的電磁效能,層間距為1.7mm時(shí),2層碳納米紙(厚度50μm)的屏蔽效能最高可達(dá)52 dB。
【關(guān)鍵詞】：碳納米管 碳納米紙 復(fù)合材料 導(dǎo)電性 電磁屏蔽
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-12
• 1 緒論12-26
• 1.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)與性能12-14
• 1.1.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 碳納米管的性能13-14
• 1.2 碳納米管的制備方法14-15
• 1.2.1 電弧放電法14-15
• 1.2.2 激光蒸發(fā)法15
• 1.2.3 催化化學(xué)沉積法15
• 1.3 碳納米紙制備15-18
• 1.3.1 真空抽濾法16-17
• 1.3.2 直接生長(zhǎng)法17-18
• 1.4 碳納米紙的結(jié)構(gòu)18-19
• 1.4.1 碳納米紙的結(jié)構(gòu)分類18
• 1.4.2 碳納米紙的結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展18-19
• 1.5 碳納米紙的性能19-21
• 1.5.1 碳納米紙的導(dǎo)電性19-20
• 1.5.2 碳納米紙的導(dǎo)熱性20-21
• 1.5.3 碳納米紙機(jī)械性能21
• 1.6 碳納米紙復(fù)合材料與應(yīng)用研究進(jìn)展21-25
• 1.6.1 碳納米紙復(fù)合材料21-22
• 1.6.2 儲(chǔ)能材料領(lǐng)域22
• 1.6.3 電磁屏蔽與吸波材料領(lǐng)域22-24
• 1.6.4 傳感器和生物醫(yī)用材料領(lǐng)域24
• 1.6.5 電熱材料領(lǐng)域24-25
• 1.7 本課題研究的內(nèi)容25-26
• 2 碳納米紙的制備與表征26-46
• 2.1 概述26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料26-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑26-27
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器27
• 2.3 樣品制備27
• 2.3.1 碳納米管懸浮液制備27
• 2.3.2 碳納米紙的制備27
• 2.4 結(jié)構(gòu)及性能表征27-29
• 2.5 結(jié)果與討論29-45
• 2.5.1 碳納米管的分散性與分散工藝探究29-35
• 2.5.2 碳納米管懸浮液的穩(wěn)定性35-37
• 2.5.3 碳納米管的成膜性與微觀形貌37-39
• 2.5.4 碳納米紙的孔隙率、電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率39-40
• 2.5.5 碳納米紙的機(jī)械性能測(cè)試40-41
• 2.5.6 碳納米紙的孔徑結(jié)構(gòu)41-45
• 2.6 小結(jié)45-46
• 3 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的制備與表征46-66
• 3.1 概述46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料46-47
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑46
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器46-47
• 3.3 樣品制備47-48
• 3.4 結(jié)構(gòu)與性能表征48-49
• 3.5 結(jié)果與討論49-64
• 3.5.1 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的制備壓力選擇49-50
• 3.5.2 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的形貌觀察50
• 3.5.3 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的電熱性能50-56
• 3.5.4 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的導(dǎo)電性56-57
• 3.5.5 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的機(jī)械性能57-58
• 3.5.6 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的結(jié)晶性與熱穩(wěn)定性58-59
• 3.5.7 聚丙烯/碳納米紙復(fù)合材料的電磁屏蔽性能59-64
• 3.6 小結(jié)64-66
• 4 環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米紙復(fù)合材料制備與表征66-83
• 4.1 概述66
• 4.2 實(shí)驗(yàn)原料66-67
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑66
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器66-67
• 4.3 環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米紙復(fù)合材料的制備67-68
• 4.4 結(jié)構(gòu)及性能表征68
• 4.5 結(jié)果與討論68-81
• 4.5.1 微觀形貌表征68-70
• 4.5.2 環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米紙復(fù)合材料的電熱性能70-74
• 4.5.3 環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米紙復(fù)合材料的導(dǎo)電性74-75
• 4.5.4 環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米紙復(fù)合材料的機(jī)械性能75-76
• 4.5.5 環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米紙復(fù)合材料的電磁屏蔽效能76-81
• 4.6 小結(jié)81-83
• 結(jié)論83-84
• 參考文獻(xiàn)84-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)位論文情況93-94
• 致謝94-95

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5 夏曉紅;羅永松;徐向菊;余雪里;賈志杰;;大批量生產(chǎn)單分散碳納米棒(英文)[J];華中師范大學(xué)研究生學(xué)報(bào);2006年01期

6 陳堅(jiān);曹志群;謝美求;陳澤宗;;碳納米球的制備研究[J];金屬材料與冶金工程;2007年04期

7 張清林;夏明霞;寧乃東;李紅星;藺西偉;王巖國(guó);;原位電子束誘導(dǎo)沉積制備碳納米結(jié)構(gòu)[J];電子顯微學(xué)報(bào);2007年04期

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1 何小蝶;李海濤;劉陽(yáng);;水溶性熒光碳納米粒子的合成與表征[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

2 劉陽(yáng);;熒光碳納米粒子的合成、催化與生物檢測(cè)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十三屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

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6 周濤;姚永毅;楊堂;吳玉蓉;向瑞禮;;聚丙烯腈在離子液體中均相熱穩(wěn)定化制備碳納米球[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第17分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

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1 記者 張可喜;日本科技尋求突破 碳納米戰(zhàn)場(chǎng)決雌雄[N];新華每日電訊;2001年

2 陳丹;《科學(xué)美國(guó)人》雜志點(diǎn)評(píng)2006[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

3 華凌;全碳納米晶體管耐揉且性能良好[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

4 ;德科學(xué)家研制出超硬納米材料[N];光明日?qǐng)?bào);2005年

5 本報(bào)記者 馮衛(wèi)東;車窗“兼職”顯示屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

6 記者 吳仲國(guó);日本用碳納米線圈制成電子槍[N];科技日?qǐng)?bào);2001年

7 櫻敬;GSI Creos的新型納米碳復(fù)合材料方面有望發(fā)揮威力[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2002年

8 記者 何德功;世界最小的碳納米溫度計(jì)問(wèn)世[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

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1 胡耀平;熒光碳點(diǎn)的合成、表征和形成機(jī)理及其傳感作用研究[D];南京大學(xué);2015年

2 鄭學(xué)剛;熒光碳納米顆粒制備及其白光轉(zhuǎn)換應(yīng)用研究[D];曲阜師范大學(xué);2015年

3 張鵬;新型生物質(zhì)碳基催化劑的綠色制備及催化性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

4 胡可可;碳納米電極的制備方法及電化學(xué)性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年

5 劉勇;氮摻雜碳納米材料的制備及其在電容去離子中的應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2016年

6 姜曉萍;新型多孔碳材料的制備、表征及性能研究[D];北京科技大學(xué);2016年

7 孫燕明;碳納米線圈的熱、電特性及其復(fù)合碲化銀納米熱電材料的研究[D];大連理工大學(xué);2016年

8 王華;基于碳納米墻的半導(dǎo)體復(fù)合材料制備、表征及其光催化性能研究[D];大連理工大學(xué);2008年

9 李明;碳納米結(jié)與柔性電子器件力學(xué)性能的數(shù)值分析[D];大連理工大學(xué);2012年

10 馬赫;碳納米管生長(zhǎng)機(jī)理及碳納米線圈光電特性研究[D];大連理工大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄭婷;基于碳納米管的碳納米導(dǎo)電紙制備及其性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

2 高磊;碳納米管基磁性復(fù)合材料分離分析食品中農(nóng)藥殘留的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

3 陳偉;碳納米環(huán)塌縮過(guò)程的結(jié)構(gòu)演變及螺旋自組裝[D];山東大學(xué);2015年

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5 詹冬武;氮摻雜碳納米籠及其復(fù)合物的構(gòu)筑與催化氧化H_2S性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 王辰偉;單根多晶—非晶碳納米線圈的電學(xué)性質(zhì)的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 婁昀t，

本文編號(hào)：538206