碳纳米管的分散及力学性能

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碳纳米管的力学性能研究

碳纳米管的力学性能研究

碳纳米管的力学性能研究碳纳米管是石墨烯卷曲而成的空心圆柱体,具有许多优异的力学性能,因此在纳米科技领域备受关注。

本文将就碳纳米管的力学性能进行研究和讨论。

第一部分:碳纳米管的力学性质1. 碳纳米管的弯曲强度:研究表明,碳纳米管的弯曲强度非常高,可以承受较大的外力而不易断裂。

这得益于其高度结晶的晶格结构以及碳原子之间的强键结合。

2. 碳纳米管的拉伸强度:碳纳米管的拉伸强度也是其重要的力学性能之一。

实验研究发现,碳纳米管的拉伸强度可以达到数百至数千GPa,高于大多数其他材料的强度值。

3. 碳纳米管的弹性模量:碳纳米管的弹性模量决定了其在变形时的回复能力。

理论计算表明,碳纳米管的弹性模量可以超过1 TPa,远高于传统材料如钢铁和铝。

第二部分:碳纳米管的应用1. 碳纳米管在纳米机械领域的应用:碳纳米管的优异力学性能使其成为纳米机械领域中的理想候选材料。

例如,在纳米机器人的制造中,碳纳米管可以用作结构支撑,以确保纳米机器人的强度和稳定性。

2. 碳纳米管在强化复合材料中的应用:由于碳纳米管具有优异的强度和刚度,它可以用来增强传统的复合材料,如玻璃纤维和聚合物基复合材料。

这样的复合材料在航空航天和汽车制造等领域有广泛的应用。

3. 碳纳米管在生物医学领域的应用:碳纳米管还可以用于生物医学领域。

其高度结晶的结构和生物相容性使其成为药物传输和组织工程等方面的理想材料。

第三部分:碳纳米管的挑战和未来发展1. 残余应力:在制备碳纳米管过程中,由于温度和压力的影响,碳纳米管内部常常存在残余应力。

这种残余应力可能导致碳纳米管的力学性能下降,因此需要进一步研究和解决。

2. 大规模制备:目前,碳纳米管的大规模制备仍然面临挑战。

高成本和制备工艺的复杂性限制了碳纳米管的广泛应用。

随着技术的进步和研究的深入,相信碳纳米管在未来的应用领域中将会有更大的突破和发展。

我们可以期待碳纳米管的力学性能研究为纳米科技和材料科学领域带来更多的创新和应用。

碳纳米管的优势

碳纳米管的优势

1.力学性能:具有极高的弹性和韧性,杨氏模量是钢的近6倍、抗拉强度是钢的100倍,也是目前自然界中比强度最高的材料。

2.电学性能:导电性显著优于石墨烯、炭黑等材料,且管径越细、长度越长,导电性越好。

3.导热性能:极高的导热率,室温下导热率是金刚石的2倍。

轴向导热性能优、径向导热较差,可合成各向异性的导热材料。

4.化学稳定性:具有耐酸性、耐碱性,在高分子复合材料中添加碳纳米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能。

5.嵌锂性能优异:碳纳米管的中空管腔、管与管之间的间隙、管壁中层与层之间的空隙及管结构中的各种缺陷,为锂离子提供了丰富的存储空间和运输通道。

碳纳米管增强金属基复合材料的结构与性能研究

碳纳米管增强金属基复合材料的结构与性能研究

碳纳米管增强金属基复合材料的结构与性能研究近年来,碳纳米管增强金属基复合材料因其出色的力学性能和独特的导电特性而备受关注。

它结合了金属基材料的高强度和碳纳米管的优异性能,展现出了潜在的广泛应用前景。

本文将对碳纳米管增强金属基复合材料的结构与性能进行研究,探讨其制备方法、微观结构以及力学性能等方面的关键问题。

首先,我们先介绍一下碳纳米管的结构和制备方法。

碳纳米管是由碳原子按照特定的方式排列形成的纳米级管状结构。

它具有高比表面积、优异的力学性能和导电性能。

目前,常用的制备碳纳米管的方法包括化学气相沉积法、电弧放电法和化学气相淀积法等。

其中,化学气相沉积法是较常用的方法之一,通过将适当气体在高温条件下进行反应,可以得到高纯度、高质量的碳纳米管。

随后,我们将重点关注碳纳米管在金属基复合材料中的应用及其结构。

碳纳米管增强金属基复合材料的制备主要分为两步:首先是将碳纳米管分散均匀,然后与金属基体进行混合。

其中,碳纳米管的分散性对复合材料的性能起着关键作用。

当碳纳米管在金属基复合材料中的分散均匀时,可以形成立体网络结构,提高材料的力学性能和导电性能;而分散不均匀则会降低材料的性能。

此外,碳纳米管在金属基复合材料中的结构也有很大的影响。

一种常见的结构是碳纳米管与金属基体之间的异质结构界面。

由于碳纳米管与金属基体之间存在较大的差异,在界面处会形成间隙和连接缺陷,从而显著影响复合材料的力学性能。

因此,制备高质量的界面结构对于优化复合材料的性能至关重要。

最后,我们需要评估碳纳米管增强金属基复合材料的性能。

力学性能是其中最关键的指标之一。

通过引入碳纳米管,可以显著提高金属基复合材料的强度、硬度和韧性等力学性能。

此外,碳纳米管还能提高复合材料的导电性能和热传导性能。

这使得碳纳米管增强金属基复合材料成为多领域的研究热点,尤其对于电子器件、能源存储和复合纤维等领域具有广泛的应用前景。

综上所述,碳纳米管增强金属基复合材料的研究将有助于深入了解其结构与性能之间的关系,并为其应用提供理论基础。

碳纳米管 分散剂

碳纳米管 分散剂

碳纳米管分散剂
碳纳米管是近年来发展迅猛的新型纳米材料,它的重要性在于其
在电化学和物理方面的表现优异,在科学以及工业领域都能发挥巨大
的作用。

碳纳米管因其小尺寸、导电性能、高率的表界面积等特征而
成为当今最受研究关注的1类纳米材料。

然而,碳纳米管的分散和悬
浮性是研究碳纳米管制备和应用过程中的主要障碍。

因此,有必要研发出碳纳米管的分散剂。

碳纳米管的良好的分散
性可以在有限的条件下有效地分散碳纳米管,使其不结块,从而更加
平均地涂在表面上并形成细腻的薄层,提高表面碳纳米管的比例;碳
纳米管的悬浮剂可以有效地改善运输和喷涂过程中因结块而影响效果,从而实现良好的悬浮效果。

碳纳米管的分散剂分为水性分散剂和有机分散剂两类。

水性分散
剂以水为溶剂,具有较强的溶解度和分散度,能够有效的使碳纳米管
在水中较为均匀分散;有机分散剂以有机溶剂为基础,具有良好的悬浮性,可大大改善碳纳米管在水溶液中的分散状况,提高涂层碳纳米管
表面积。

当今,碳纳米管的分散剂因其对碳纳米管的分散改性作用,尤其
是在分散控制、膜涂层、复合材料和高分子材料中得到广泛应用,具
有重要的实际意义。

综上所述,碳纳米管的分散剂对于碳纳米管的使用和应用是至关
重要的,它的发展可以将碳纳米管的应用范围扩大到很多新的领域,
更好地改善人们的生活。

碳纳米管纤维素在不饱和聚酯树脂中的分散性及力学性能研究

碳纳米管纤维素在不饱和聚酯树脂中的分散性及力学性能研究

第35卷第3期2021年3月中国塑料CHINA PLASTICSVol.35,No.3Mar.,2021碳纳米管/纤维素在不饱和聚酯树脂中的分散性及力学性能研究滕方瑞1,王小峰2,蒋晶3,崔鑫楠4,韩文娟1∗,宇山浩4,李倩1,2(1.郑州大学材料科学与工程学院,郑州450001;2.郑州大学力学与安全工程学院,微纳成型技术国家级国际联合研究中心,郑州450001;3.郑州大学机械与动力工程学院,郑州450001;4.大阪大学应用化学专攻,大阪府吹田市565⁃0871)摘要:在超声改善MWCNT在不饱和聚酯树脂的分散性的基础上,通过非共价官能团化的方法引入处理过的天然填料柠檬酸化纤维素(CNFCA)来增强不饱和聚酯树脂,并采用偏光显微镜、旋转流变仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机等对不饱和聚酯树脂纳米复合材料的结构和性能进行了研究。

结果表明,MWCNT的加入可以使不饱和聚酯复合材料的拉伸性能提高,通过溶剂辅助超声的方法可以使MWCNT的分散性提高,从而进一步提高不饱和聚酯纳米复合材料的力学性能;CNFCA的加入使得不饱和聚酯树脂纳米复合材料的力学性能得到较大程度的提高;超声分散和研磨的方法可以有效地将CNFCA和MWCNT结合在一起,从而提高其在不饱和聚酯中的分散能力。

关键词:不饱和聚酯树脂;碳纳米管;纤维素;超声;流变中图分类号:TQ323.4+1文献标识码:B文章编号:1001⁃9278(2021)03⁃0030⁃08DOI:10.19491/j.issn.1001⁃9278.2021.03.005Study on Dispersibility and Mechanical Properties of MWCNT and CNFCA inUnsaturated Polyester ResinTENG Fangrui1,WANG Xiaofeng2,JIANG Jing3,CUI Xinnan4,HAN Wenjuan1∗,UYAMA Hiroshi4,LI Qian1,2(1.School of Material Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China;2.International Joint Research Laboratory for Micro⁃Nano Moulding Technology,College of Mechanics and Safety Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China;3.College of Mechanical and Power Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China;4.Department ofApplied Chemistry,Osaka University,Osaka565⁃0871,Japan)Abstract:A surface modification was performed to improve the dispersibility of multi⁃walled carbon nanotubes(MW⁃CNT)using an ultrasonic method.Citrated cellulose(CNFCA)as a natural filler was also surface modified by means ofa noncovalent functionalization method.MWCNT/CNFCA⁃reinforced unsaturated polyester resin(UPR)nanocompos⁃ites were prepared and their structure and performance were investigated by using polarizing optical microscope,rotationrheometer,SEM,TEM and universal test machine.The results indicated that the tensile properties of the nanocompos⁃ites were improved with the addition of MWCNT.The dispersibility of MWCNTs could be improved with the aid of sol⁃vent ultrasound,resulting in a further improvement in the mechanical properties of the nanocomposites.The addition ofCNFCA greatly improved the mechanical properties of UPR/MWCNT composites.A combination of ultrasonic disper⁃sion and grinding method can make CNFCA and MWCNT bind together,improving their dispersibility in UPR resin.Key words:unsaturated polyester;carbon nanotubes;cellulose;ultrasound;rheology0前言不饱和聚酯树脂因其耐腐蚀性、良好的介电性能等优异的性能被广泛应用于航空航天,玻璃钢、人造石等建筑材料,涂层、黏结剂等方方面面[1]。

碳纳米管简介

碳纳米管简介
?除做结构复合材料的增强剂外纳米碳管还可做为功能增强剂填充到聚合物中提高其导电性散热能力等4电磁干扰屏蔽材料及隐形材料碳纳米管是一种有前途的理想微波吸收剂可用于隐形材料电磁屏蔽材料或暗室吸波材料
碳纳米管简介
1.碳纳米管的发现 碳纳米管是在1991年1月由日本筑波 NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用 高分辨率分析电镜从电弧法生产的碳 纤维中发现的。
2) 锂离子电池 碳纳米管的层间距为0.34nm,略大于石墨的 层间距0.335nm,这有利于Li+的嵌入与迁出,它 特殊的圆筒状构型不仅可使Li+从外壁和内壁两 方面嵌入,又可防止因溶剂化Li+嵌入引起的石 墨层剥离而造成负极材料的损坏。碳纳米管掺 杂石墨时可提高石墨负极的导电性,消除极化。 在锂离子电池中加入碳纳米管,也可有 效提高电池的储氢能力,从而大大提高锂离子电 池的性能。
3) 碳纳米管复合材料
基于纳米碳管的优良力学性能可将其作 为结构复合材料的增强剂。研究表明, 环氧树脂和纳米碳管之间可形成数百 MPa的界面强度。 除做结构复合材料的增强剂外,纳米碳 管还可做为功能增强剂填充到聚合物中, 提高其导电性、散热能力等
4) 电磁干扰屏蔽材料及隐形材料
碳纳米管是一种有前途的理想微波吸收剂,可用于隐形 材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料。 碳纳米管对红外和电磁波有隐身作用的主要原因有两点: 一方面由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长,因 此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多, 这就大大减少波的反射率,使得红外探测器和雷达接收到 的反射信号变得很微弱,从而达到隐身的作用; 另一方面,纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3~4 个数量级,对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得 多,这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大 降低,因此很难发现被探测目标,起到了隐身作用。由于发 射到该材料表面的电磁波被吸收,不产生反射,因此而达到 隐形效果。

碳纳米管增强复合材料的制备与力学性能

碳纳米管增强复合材料的制备与力学性能

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。

碳纳米管力学行为的分子动力学模拟

碳纳米管力学行为的分子动力学模拟

碳纳米管力学行为的分子动力学模拟一、引言碳纳米管作为一种新型的纳米材料,在材料科学和纳米技术领域具有广泛的应用前景。

其独特的力学性质和结构特征对于其在纳米机械、纳米电子学、纳米传感器等领域的应用具有重要意义。

在研究碳纳米管的力学行为时,分子动力学模拟是一种有效的方法,可以帮助人们深入理解碳纳米管的力学性质。

二、碳纳米管的力学性质碳纳米管是由碳原子构成的蜂窝状结构,具有非常优异的力学性能。

其中,碳纳米管的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学性质是人们关注的重点。

通过分子动力学模拟,可以对碳纳米管在受力过程中的变形、应力分布、断裂行为等进行研究,从而揭示其力学性质的本质。

三、分子动力学模拟方法在进行碳纳米管力学行为的分子动力学模拟时,首先需要建立碳纳米管的模型,包括其几何结构、原子组成等。

通过分子动力学模拟软件(如LAMMPS、GROMACS等)对碳纳米管在外力作用下的原子尺度行为进行模拟,得到其应力-应变关系、变形形貌等信息。

四、力学行为的分子动力学模拟研究进展近年来,关于碳纳米管力学行为的分子动力学模拟研究取得了许多重要进展。

研究者们通过模拟发现,碳纳米管在受拉伸、压缩等外力作用下呈现出丰富多样的力学响应行为,如弹性变形、塑性屈服、断裂等。

分子动力学模拟还揭示了碳纳米管的力学性质与其结构、尺寸等因素之间的内在联系,为定量预测碳纳米管的力学性能提供了理论支持。

五、个人观点对于碳纳米管的力学行为,我认为分子动力学模拟是一种十分有前景和价值的研究方法。

通过模拟可以直观地观察碳纳米管在原子尺度下的变形行为,揭示其力学性质的微观机制。

分子动力学模拟可以辅助实验研究,为设计和应用碳纳米管材料提供指导。

我认为分子动力学模拟将对碳纳米管力学行为的研究产生深远的影响。

六、结论通过分子动力学模拟,我们可以深入理解碳纳米管的力学行为,并揭示其内在的微观机制。

研究者们在这一领域的不懈努力将有助于推动碳纳米管在纳米材料、纳米器件等领域的应用。

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料,具有优异的力学性能和导电性。

随着科技的不断发展,研究人员越来越关注如何利用碳纳米管来增强复合材料的力学性能。

在本文中,我们将探讨碳纳米管增强复合材料的力学性能研究。

首先,我们需要了解碳纳米管的特性以及其对力学性能的影响。

碳纳米管具有轻质、高强度和高刚度的特点,使其成为一种理想的增强材料。

当碳纳米管嵌入在复合材料基体中时,可以显著提高复合材料的强度和刚度。

此外,碳纳米管还具有良好的导电性,使得碳纳米管增强复合材料在电子器件等领域具有广泛的应用前景。

然而,为了更好地利用碳纳米管的增强效果,我们需要深入研究其与复合材料基体的相互作用机制。

近年来的研究表明,碳纳米管与复合材料基体之间的力学耦合效应是影响复合材料力学性能的重要因素之一。

因此,研究人员通过模拟和实验的方法,对碳纳米管增强复合材料进行力学行为的研究。

在模拟方面,研究人员通常利用分子动力学模拟、有限元分析等方法,对碳纳米管增强复合材料的力学性能进行预测和优化。

通过这些模拟方法,研究人员能够探究碳纳米管与复合材料基体之间的相互作用机制,了解复合材料在不同力学加载下的响应行为,并提出相应的改善策略。

另一方面,实验是验证模拟结果和理论分析的重要手段。

通过制备碳纳米管增强复合材料样品,并进行力学性能测试,研究人员可以直接观察和测量复合材料的力学行为。

例如,拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等可以评估复合材料的强度、刚度和韧性等性能指标。

同时,扫描电子显微镜、透射电子显微镜等技术可以观察和分析复合材料中碳纳米管的分散状态和界面结构。

除了研究碳纳米管与复合材料基体之间的相互作用机制,我们还需要考虑制备工艺对复合材料力学性能的影响。

研究人员通过改变碳纳米管的添加方法、复合材料基体的制备过程等控制变量,来研究制备工艺对复合材料力学性能的影响。

例如,通过调整碳纳米管的浓度和分散剂对复合材料的性能进行优化。

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究近年来,随着科技的不断发展,碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)作为一种新型纳米材料,引起了广泛的关注和研究。

碳纳米管具有轻质、高强度、高导电性等优异的性能,被认为是一种理想的增强材料。

在复合材料中加入碳纳米管可以显著提高材料的力学性能,因此在工程领域具有广泛的应用潜力。

首先,碳纳米管的高强度使其成为一种理想的增强材料。

碳纳米管的强度远远超过传统的增强材料,如玻璃纤维和碳纤维。

研究表明,碳纳米管的强度可以达到200 GPa,是钢铁的几倍。

因此,将碳纳米管引入复合材料中,可以显著提高材料的强度和刚度。

例如,在航空航天领域,使用碳纳米管增强复合材料可以减轻飞机的重量,提高飞机的燃油效率,并增加飞机的载荷能力。

其次,碳纳米管的高导电性也为复合材料的应用带来了新的可能性。

由于碳纳米管具有优异的导电性能,可以在复合材料中形成导电网络。

这种导电网络可以用于制造传感器、电子器件等。

例如,在智能结构领域,使用碳纳米管增强复合材料可以制造出具有自感应功能的结构,实现无线监测和控制。

此外,碳纳米管还可以用于制造柔性电子器件,如柔性显示屏和柔性太阳能电池等。

此外,碳纳米管还具有良好的热导性能。

研究表明,碳纳米管的热导率可以达到3000 W/mK,是铜的几十倍。

因此,将碳纳米管引入复合材料中,可以显著提高材料的热导性能。

这对于制造高效的散热材料和热管理器件具有重要意义。

例如,在电子器件领域,使用碳纳米管增强复合材料可以制造出高效的散热片,提高电子器件的散热效果,延长器件的使用寿命。

然而,碳纳米管增强复合材料的研究仍面临着一些挑战。

首先,碳纳米管在复合材料中的分散性是一个关键问题。

由于碳纳米管的表面能较高,容易出现团聚现象,导致复合材料的性能下降。

因此,研究如何有效地将碳纳米管分散在复合材料中,成为了一个热点问题。

其次,碳纳米管的制备成本较高,限制了其在工业上的应用。

碳纳米管材料的性质与应用

碳纳米管材料的性质与应用

碳纳米管材料的性质与应用碳纳米管是一种由碳元素构成的纳米结构材料,其具有很高的强度、导电性和导热性能。

自从1991年由日本学者发现后,碳纳米管便引起了科学界的广泛关注,成为了材料科学领域的热点研究方向之一。

本文将介绍碳纳米管的性质和应用。

一、碳纳米管的性质1.1 碳纳米管的结构碳纳米管是一种由碳原子构成的微观管状结构,其形状可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种。

单壁碳纳米管由单个碳原子层卷曲形成,直径一般在1~2纳米左右,而多壁碳纳米管则由多个碳原子层卷曲而成,直径可以在数纳米到数十纳米之间。

1.2 碳纳米管的力学性能碳纳米管具有很高的力学性能,其弹性模量和屈服强度比传统材料高出几倍甚至几十倍。

由于碳纳米管的直径和壁厚均非常小,因此在发生变形时可以克服大量的应力,从而具有很高的弯曲和扭曲韧性。

1.3 碳纳米管的电子性能碳纳米管具有很好的电学性能,其电导率比传统的铜、铝等金属还要高出数十倍。

同时,碳纳米管也是一种半导体材料,在不同的电场和温度下,其导电性能可以发生显著变化。

此外,碳纳米管的电子输运性质与其几何和结构特征密切相关。

二、碳纳米管的应用2.1 碳纳米管在能源领域的应用碳纳米管具有很高的导电性和导热性能,因此可以用作导电、导热材料,例如,可以将碳纳米管添加到锂离子电池正极材料中来提高电池的性能,或将其作为热界面材料用于高性能散热器等的制造。

2.2 碳纳米管在材料科学中的应用碳纳米管不仅具有高强度和高弹性模量,其力学性能还可以受到温度、形状和其它表面效应的影响,因此可以用于制造高性能复合材料、聚合物纤维增强材料等。

同时,碳纳米管还可以用于提高材料的阻隔性能,例如,可以将碳纳米管添加到聚合物基体中来制造高性能包装材料和过滤材料等。

2.3 碳纳米管在生物医学领域的应用由于碳纳米管的生物相容性和表面化学性质的特殊性,其在生物医学领域也具有广泛的应用前景。

例如,可以将碳纳米管作为药物输送体,将药物通过碳纳米管输送到人体内部,从而提高药物的生物利用度和疗效。

碳纳米管材料的力学性能分析

碳纳米管材料的力学性能分析

碳纳米管材料的力学性能分析碳纳米管作为一种新兴的纳米材料,具有独特的力学性能,引起了科学家们的广泛关注和研究。

在本文中,我将重点探讨碳纳米管材料的力学性能分析。

为了分析碳纳米管材料的力学性能,我们需要首先了解碳纳米管的结构。

碳纳米管由一个或多个层状的石墨烯卷曲而成,可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种类型。

单壁碳纳米管由一个石墨烯层卷曲而成,外径在1纳米到数十纳米之间;而多壁碳纳米管由多个石墨烯层卷曲而成,外径在数十纳米到数百纳米之间。

不同结构的碳纳米管具有不同的力学性能。

首先,我们来探讨碳纳米管的弯曲性能。

由于碳纳米管的结构特殊,其在外力作用下表现出了优异的弯曲能力。

科学家们通过实验和模拟研究发现,碳纳米管在弯曲过程中可以保持其原有的结晶质量,不会发生断裂或失去完整性。

这种优异的弯曲性能使得碳纳米管成为一种理想的纳米驱动装置的材料,例如纳米机械臂和纳米传感器等。

其次,我们来讨论碳纳米管的拉伸性能。

碳纳米管具有出色的力学强度和刚度,可以承受很高的拉伸应变。

实验和计算结果显示,单壁碳纳米管的拉伸强度可以达到几十giga帕斯卡,而多壁碳纳米管的拉伸强度甚至可以达到数百giga帕斯卡。

这种高强度的力学性能使得碳纳米管成为一种理想的增强材料,在纳米复合材料中有广泛的应用,例如强度提升的复合材料和高效能电池电极等。

此外,碳纳米管还具有优异的弹性性能和压缩性能。

由于碳纳米管的碳原子键长较短,碳纳米管具有较高的弹性模量。

实验表明,单壁碳纳米管的弹性模量可以达到几百到几千giga帕斯卡。

而且,碳纳米管在受到压缩应力的作用下,可以在一定程度上保持其结构的完整性。

这种杰出的弹性性能和压缩性能使得碳纳米管在纳米电子学和纳米机械领域有着广泛的应用潜力。

此外,碳纳米管还表现出了优异的热导性能和抗辐射性能。

由于碳原子之间的强共价键和长程有序结构,碳纳米管具有很高的热导率。

实验研究显示,碳纳米管的热导率可以达到几百到几千watt/m·K。

碳纳米管详细性能参数

碳纳米管详细性能参数

碳纳米管性能参数碳纳米管性能参数,这是很多人想了解的内容。

碳纳米管于上世纪九十年代初被发现命名并且投入实际应用当中,虽然只有短短几十年,但是该材料已经在多个行业领域有了成熟的应用。

碳纳米管能够在多个行业领域投入实际应用,主要是基于其良好的物理化学性质。

下面就由先丰纳米给大家介绍一下碳纳米管性能参数。

1、力学性能碳纳米管具有良好的力学性能,抗拉强度达到50~200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,至少比常规石墨纤维高一个数量级;它的弹性模量可达1TPa,与金刚石的弹性模量相当,约为钢的5倍。

对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管,其抗拉强度为800GPa。

碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似,但其结构却比高分子材料稳定得多。

若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料, 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性,给复合材料的性能带来极大的改善。

2、导电性能碳纳米管具有良好的导电性能,由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能。

理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。

当CNTs的管径大于6nm时,导电性能下降;当管径小于6nm时,CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。

有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性,尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K,但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。

3、传热性能碳纳米管具有良好的传热性能,CNTs具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对的其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。

另外,碳纳米管有着较高的热导率,只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。

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先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商,专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向,现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线。

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强复合材料的力学性能研究复合材料是由两种或多种不同类型的材料通过一定的加工方式组合在一起而成,其中一种被称为增强相,另一种则称为基质相。

碳纳米管(Carbon Nanotube,简称CNT)作为一种新型的增强相材料,因其出色的力学性能而受到广泛关注。

本文将重点探讨碳纳米管增强复合材料的力学性能,并评估其潜在应用。

1. 碳纳米管的结构与性质碳纳米管是由由一个或多个由碳原子构成的六角截面的圆柱体组成的纳米级管状结构。

碳纳米管具有极高的比强度和比刚度,同时具有优良的导电性和导热性。

这些特性使得碳纳米管成为增强复合材料理想的增强相材料。

2. 碳纳米管增强复合材料的制备方法碳纳米管可以通过化学气相沉积、热解石墨和碳化物等方法制备得到。

在制备碳纳米管增强复合材料时,一般将碳纳米管与基质相材料进行混合,通过化学反应、传统制备方法或纳米级的加工方法使其形成复合材料。

3. 碳纳米管在普通复合材料中的作用由于碳纳米管的高比强度和高比刚度特性,将其引入普通复合材料中可以显著提高材料的力学性能。

碳纳米管的加入可以增加复合材料的强度、刚度和韧性,同时降低其密度。

这些改善的力学性能使得碳纳米管增强复合材料在结构材料、航空航天和汽车工业等领域具有广泛的应用前景。

4. 碳纳米管与基质相的界面碳纳米管与基质相之间的界面是影响复合材料力学性能的关键因素。

良好的界面相互作用可以有效地传递应力,提高复合材料的强度。

一些技术,如化学修饰和表面涂覆处理,已经被应用于改善碳纳米管与基质相之间的界面结合性能。

5. 碳纳米管增强复合材料的力学性能评价方法评价碳纳米管增强复合材料的力学性能通常涉及拉伸、压缩和弯曲等力学测试。

通过这些测试,可以了解复合材料的强度、刚度、韧性和疲劳性能等关键力学指标。

此外,还可以使用纳米力学测试方法研究碳纳米管在复合材料中的局部机械性能。

6. 碳纳米管增强复合材料的应用前景由于碳纳米管增强复合材料的出色力学性能和广泛的应用领域,它已经被广泛研究并应用于结构材料、电子器件、能源存储和传感器等领域。

碳纳米管

碳纳米管

碳纳米管一、简介(结构和性能)碳纳米管是一种具有石墨结晶的管状纳米碳材料,分为单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT)两种,直径在纳米量级,具有很高的长径比。

单壁碳纳米管由单层石墨卷成柱状无缝管而形成,是结构完美的单分子材料。

多壁碳纳米管可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成。

单壁碳纳米管根据六边环螺旋方向螺旋角的不同,可以是金属型碳纳米管也可以是半导体型碳纳米管。

碳纳米管具有典型的层状中空结构特征,构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构,并且大多数由五边形截面所组成。

管身由六边形碳环微结构单元组成, 端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构,或者称为多边锥形多壁结构。

是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口)的一维量子材料。

它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。

层与层之间保持固定的距离,约为0.34nm,直径一般为2~20nm。

多壁碳纳米管的电性能和单壁碳纳米管相近。

金属型单壁碳纳米管和金属型多壁碳纳米管碳纳米管均是弹道式导体。

大电流通过不产生热量每平方厘米最大电流密度可达10安培。

碳纳米管也是优良的热传导材料。

多壁碳纳米管的热传导系数超过3000W/m.K,是很好的超导材料。

单壁碳纳米管的超导温度和直径相关,直径越小超导温度越高。

直径1.4nm时超导温度为0.55K,直径0.5nm时超导温度为 5K,直径0.4nm时超导温度为20K 。

碳纳米管还有非常好的力学性能。

小直径的单壁碳纳米管不但坚硬而且强度很高,是目前发现的唯一同时具有极高的弹性模量和抗拉强度的材料。

单壁碳纳米管的弹性模量和抗拉强度分别达到0.64TPa和 37Gpa。

多壁碳纳米管的弹性模量和抗拉强度分别达到0.45TPa和 1.7Gpa。

碳纳米管的抗拉强度可达钢的100倍同时密度只是钢的1/6。

二、碳纳米管的制备方法目前常用的碳纳米管制备方法主要有:电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相淀积法(碳氢气体热解法),固相热解法、辉光放电法和气体燃烧法等以及聚合反应合成法。

碳纳米管材料的力学性能分析

碳纳米管材料的力学性能分析

碳纳米管材料的力学性能分析碳纳米管是由碳原子排列有序而成的纳米结构,具有独特的力学性能。

本文将从强度、刚度和韧性三个方面对碳纳米管材料的力学性能
进行分析。

强度是材料抵抗外部力量破坏的能力。

碳纳米管以其出色的强度而
著名。

研究表明,碳纳米管的强度在纳米尺度下远高于其他材料。


源于碳纳米管中的sp2键结构以及其排列方式。

碳纳米管可以承受较大的应力而不容易断裂。

这种高强度使碳纳米管在各种领域具有广泛的
应用潜力,例如构建轻巧但坚固的材料。

刚度是材料抵抗变形的能力。

刚度可以用杨氏模量来度量。

经过研究,发现碳纳米管具有非常高的杨氏模量,远远超过普通钢材。

这使
得碳纳米管具有出色的抗弯刚度和耐压变形能力。

碳纳米管在纳米尺
度下具有优异的刚性,这使其在纳米机械和微电子领域有着广泛的应用。

韧性是材料在受到外力作用时的延展性。

韧性可以通过断裂伸长率
和断裂应变来衡量。

碳纳米管在这方面表现出色的特性。

由于其特殊
的结构和化学键强度,碳纳米管具有较高的断裂伸长率和断裂应变。

这种优异的韧性使得碳纳米管在纳米电子、生物医学和纳米复合材料
等领域具有巨大的应用潜力。

总结起来,碳纳米管的力学性能表现出了卓越的强度、刚度和韧性。

这使得碳纳米管在许多领域具有广泛的应用前景,包括纳米材料、纳
米机械和微电子领域。

随着对碳纳米管性质的深入研究,我们相信碳
纳米管材料的力学性能将得到进一步提升,为各个领域的技术和科学发展做出更大贡献。

碳纳米管nmp分散液

碳纳米管nmp分散液

碳纳米管nmp分散液碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)是由碳原子构成的纳米材料,具有很高的比表面积和优异的力学性能。

由于其独特的物理和化学性质,碳纳米管在许多领域都得到了广泛的研究和应用。

其中,碳纳米管nmp分散液是一种常用的碳纳米管分散工艺,具有重要的应用价值。

碳纳米管nmp分散液是将碳纳米管与N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone, NMP)等有机溶剂进行混合制备而成的分散液。

NMP是一种极性溶剂,具有良好的溶解性能和较低的毒性,能够有效地分散和稳定碳纳米管。

碳纳米管nmp分散液具有以下几个重要的特点:碳纳米管nmp分散液具有优异的分散性能。

由于碳纳米管具有很高的表面能,容易出现团聚现象,导致分散性能差。

而NMP溶剂具有较高的极性和低的表面张力,能够有效地降低碳纳米管之间的相互作用力,使其分散均匀。

通过适当的分散剂和超声处理,可以得到高浓度、高质量的碳纳米管分散液。

碳纳米管nmp分散液具有良好的稳定性。

由于碳纳米管具有很高的比表面积和活性,容易与周围环境发生相互作用,导致团聚和沉积。

而NMP溶剂具有较高的溶解能力和较低的毒性,能够有效地防止碳纳米管的团聚和沉积,保持其分散状态。

此外,适当的分散剂和稳定剂的加入也能提高分散液的稳定性,延长其使用寿命。

碳纳米管nmp分散液具有广泛的应用领域。

碳纳米管具有优异的导电、导热和力学性能,可以用于电子器件、催化剂、复合材料等领域。

碳纳米管nmp分散液可以直接用于制备碳纳米管纸、薄膜和涂层等材料,也可以用于制备碳纳米管基复合材料。

此外,碳纳米管nmp分散液还可以用于制备碳纳米管基导电油墨、导电胶粘剂等电子材料。

碳纳米管nmp分散液的制备方法相对简单。

一般来说,将碳纳米管与NMP溶剂按一定比例混合,配合适当的分散剂和稳定剂,通过超声处理或机械剪切等方法进行分散处理,即可得到碳纳米管nmp分散液。

制备过程中需要注意控制分散液的浓度和纯度,以及适当选择分散剂和稳定剂的类型和用量。

碳纳米管水凝胶

碳纳米管水凝胶

碳纳米管水凝胶一、什么是碳纳米管水凝胶?碳纳米管水凝胶是一种由碳纳米管构成的具有凝胶性质的材料。

碳纳米管是一种由碳原子构成的管状纳米材料,具有优异的力学性能、导电性能和光学性能等特点。

当碳纳米管以水作为溶剂,并在特定条件下经过适当处理后,可以形成具有凝胶形态的水凝胶。

二、碳纳米管水凝胶的制备方法2.1 单一碳纳米管水凝胶1.碳纳米管分散:将碳纳米管加入到适当的溶剂中,并进行超声处理或搅拌,使碳纳米管均匀分散在溶剂中。

2.凝胶形成:通过加入适量的交联剂或改变环境条件,使碳纳米管在溶剂中聚集形成凝胶网状结构,从而形成碳纳米管水凝胶。

2.2 复合碳纳米管水凝胶1.添加其他纳米材料:在碳纳米管水凝胶的制备过程中,可以添加其他纳米材料,如金属纳米颗粒、二维纳米材料等,以增强水凝胶的性能。

2.聚合物包覆:将碳纳米管包覆在聚合物中,形成聚合物/碳纳米管复合凝胶。

这种复合凝胶不仅保留了碳纳米管的优异性能,还具有聚合物的柔韧性和可加工性。

三、碳纳米管水凝胶的性质与应用3.1 机械性能碳纳米管水凝胶具有优异的力学性能,其弹性模量和抗拉强度远高于传统凝胶材料。

这使得碳纳米管水凝胶在柔性电子、生物传感器等领域具有广泛的应用前景。

3.2 电学性能由于碳纳米管本身具有优异的导电性能,碳纳米管水凝胶也具有较好的导电性能。

这使得碳纳米管水凝胶在高性能电池、超级电容器等能源领域有着广泛的应用潜力。

3.3 光学性能碳纳米管水凝胶对光的吸收和散射特性具有调控能力,使其在光学传感、光催化等领域具有应用价值。

3.4 生物医学应用碳纳米管水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性,可在生物医学领域用于药物输送、组织修复等方面。

四、碳纳米管水凝胶的研究进展4.1 治理方法的改进研究人员正在不断改进碳纳米管水凝胶的制备方法,以提高其制备效率和稳定性。

4.2 新型水凝胶的设计通过在碳纳米管水凝胶中引入其他功能材料,如荧光材料、药物等,以实现多功能水凝胶的设计与制备。

碳纳米管浆料

碳纳米管浆料

碳纳米管浆料碳纳米管浆料是一种含有碳纳米管微粒的液态材料。

这种浆料具有强大的性能,可用于制造高强度材料和电子设备等。

在这篇文章中,我们将探讨碳纳米管浆料的制备方法、性质和应用,以期提供有指导意义的知识。

制备方法碳纳米管浆料的制备通常涉及两个主要步骤:碳纳米管的生产和浆料的制备。

碳纳米管的生产主要通过化学气相沉积、电解析法、化学还原法和等离子体增强化学气相沉积等方法实现。

这里不展开介绍。

浆料的制备主要包括以下步骤:1. 碳纳米管的分散:将碳纳米管加入一个带有表面活性剂的溶液中,在强力搅拌和超声等作用下,使碳纳米管均匀分散在溶液中。

2. 发泡:对于高粘度、高浓度的浆料,可以通过喷雾干燥等方法制备成微米级的颗粒。

这时候需要将碳纳米管浆料注入一个具有强烈搅拌功能的均质化器中,使其发生强烈的物理作用,生成均匀细致的泡沫。

3. 融合:将泡沫在真空或惰性气体的环境下烘干,干燥后通过加热和超声等方法使泡沫融合在一起,最终形成碳纳米管浆料。

性质碳纳米管浆料是一种黑色的液态材料,具有很高的黏稠度和浓度。

由于其极小的粒径和高比表面积特性,它具有很高的力学性能和导电性能,是一种极具潜力的新材料。

应用碳纳米管浆料的应用非常广泛,包括:1. 制造高强度材料:将碳纳米管浆料加入高分子材料中,可以大幅度提升材料的强度和韧性,延长使用寿命。

2. 制造电子设备:碳纳米管浆料可以制造导电电池、柔性导线和纳米传感器等高性能电子设备。

3. 制造医疗设备:碳纳米管浆料可以制造人工组织、药物传输系统和生物成像技术等生物医学设备。

总结以上是对碳纳米管浆料的制备方法、性质和应用的介绍。

通过进一步的研究和探索,相信这种新型材料将会在许多领域发挥出更大的作用。

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碳纳米管的分散及力学性能
碳纳米管虽然具有诸多优异性能,并能显著增强材料的各项性能,但本身作为高分子材料,分子量较小,管径很小,比表面积大,表面能大,非常容易团聚在一起,这样则会产生反效果
(如?D1所示),尤其是对碳纳米管的复合材料而言,这些团聚起来的碳纳米管管径小以难分散开,同时材料中也会出现应力集中点,会削弱材料性能,因此在使用碳纳米管增强材料的性能及应用在其他方面都必须要将碳纳米管完全分散以达到最佳的使用效果。

1碳纳米管分散
碳纳米管的分散主要使用物理或者化学方法。

团聚体的分散方法主要包括机械搅拌、添加表面活性剂、超声波处理等,所以对碳纳米管的分散方法也主要由这些方法发展而来,物理方法主要有碾磨、球磨、超声波等;化学方法主要有添加表面活性剂、强酸强碱洗涤等;还可采用原位合成法制备碳纳米管复合材料。

1.1强酸洗涤碳纳米管表面存在一些缺陷,而通过使用强酸强碱的强氧化性可将其溶断,再将它们分散[1] 。

强酸洗涤可以把团聚体表面的碳纳米管溶断分散,但无法进入团聚体内部,因此溶液中也就会存在微小的碳纳米管团聚,需要额外的工序将其去除。

1.2 聚合物溶剂
于作龙[2] 等公开了一种分散碳纳米管的方法,即先把碳纳米
管加到具有一定粘度的聚合物溶体中,然后通过研磨装置把碳纳米管均匀分散在聚合物中,同时碳纳米管也会在摩擦力和聚合物内部的剪力等作用下被截断,最后去除聚合物即可。

但使用这种方法无法解决团聚问题,所以效果并不是很好。

1.3 超声波分散
超声波处理的作用可分为两方面:一是由于多壁碳纳米管的管壁上存在着小洞样子的缺陷,运用超声波处理可以使得碳纳米管从缺陷处被震断缩短从而进行分散。

不过可以预见的是在震断的同时也会将碳纳米管团聚物震的更加紧实,反而更加难以分散。

二是在溶液中的产生了大量微小气泡,通过这些气泡“炸开”产生的具有较大能量的冲击波使得周围依靠范德华力结合在一起的碳纳米管被震开,这样也就达到了分散的目的。

1.4 原位生长合成法
原位生长合成法是通过碳纳米管制备工艺,以化学气相沉积法为主,在基体材料表面原位生长出碳纳米管,甚至是定向排列的碳纳米管[3] 。

使用此方法可以在制备碳纳米管的同时就分散,这样就避免了碳纳米管的团聚。

但是该方法工艺繁杂限制条件很多而且不容易控制,并且制备出的复合材料致密度较低,反而无法凸显出碳纳米管的优越性能。

1.5 表面修饰法
目前常用的修饰法分共价修饰法与表面活性剂(SAA非共价修饰法两种。

共价化学修饰法就是把碳管表面氧化或引进有机官能团从而修饰碳纳米管表面[4] ,主要分为强氧化剂处理法、酯化修饰法、烷基化修饰法等。

这种方法可使碳纳米管表面或被缩短的碳纳米管末端的打开,使其末端含有一定数量的活性基团如羟基等。

这样不仅增加了碳纳米管的亲水性使其易溶于水等溶液中,而且为与其它物质或基团反应提供了基础,进而可与亲水基体材料产生较好复合均匀度和黏结界面强度。

而表面活性剂非共价修饰法在有效分散碳纳米管的同时不会对碳纳米管的性能产生负面影响[5] 。

表面活性剂分为离子型与非离子型两种。

不论哪种表面活性剂都会吸附包裹在碳纳米管表面,而不会破坏碳纳米管的结构,离子型表面活性剂吸附在碳纳米管表面,主要依靠亲水基团之间的静电斥力阻止碳纳米管之间的聚集,非离子型表面活性剂| 碳纳米管分散体系也是基于吸附机理,而其头基和尾基杂乱、随机地吸附在的管壁上保持体系稳定。

1.6 应用情况
目前,碳纳米管的分散方法包括机械搅拌法、超声处理法、电场诱导法、表面修饰法(共价修饰、非共价修饰)等,但单一方法都存在无法去除团聚的缺陷,所以在实际运用中多注重以上几种方法的综合使用。

2力学性能
碳纳米管基材料有多种应用方式,主要应用于塑料,电气原件,以及金属基中可以显著提升它们自身的性能,为当下要求越来越高的设备提供优秀的原件以便使用。

下面以水泥基为例,研究加入
MWCNT后它各项力学性能的变化。

2.1抗压强度
韩瑜在他2012-2013 年中所做的试验中,在控制水灰比为
0.35 的情况下,随着碳纳米管用量的增加,比较了水泥抗压强度的不同。

实验测试了六组试件(N0-N5,其中NO为空白对照组),MWCNT的用量分别为0.00、0.05、0.08、0.10、0.12、0.15(wt%),同时分散剂GA的用量也成比例增加,分别为0.00、0.30、0.48、
0.60、0.72、0.90(%,TBP均为0.13%,在这样的情况下,抗压强度分别为77.4、82.9、83.1 、84.5、80.8 、73.0(MPa),N1-N5对比N0得抗压强度增长分别为7.1、7.4、9.2、4.4、-5.7 (%)。

有上述数据可以看出,加入MWCNT后水净泥浆的抗压强度得到显著增强,在MWCNT的用量为0.1wt%时,水泥的抗压强度达到最高为84.5MPa,与空白试件相比提升了9.2%,然后随着MWCNT用量的增加,试件抗压强度反而下降甚至低于空白试件,这种现象应是碳纳米管用量过多导致团聚造成的。

2.2抗折强度
在测试抗折强度时,仍然控制水灰比为0.35,测试了六组
试件(N0-N5), MWCNTsGA TBP的用量与测试抗压强度一致。

在这情况下,测得其抗折强度分别为11.0 、11.7 、15.8 、15.0 、
13.1、10.5 (MPa , N1-N5与N0对比抗折强度的增幅分别为6.4、43.6、36.4、19.1、-4.5 (%)。

[6] 抗折强度变化趋势
和抗压强度类似,不过提升更为明显,当MWCNT用量为0.08wt% 时,试件N2的抗折强度最高为15.8,与空白试件相比提升了43.6%。

3参数变化的影响
除基本的力学性能外,掺量及时间等参数对于水泥基碳纳米管的力学性能也有着较大的影响。

3.1掺量变化
当随着MWCNT加入后,试件的力学强度提升显著。

砂浆的抗压强度随着碳纳米管的掺量增加而增强,当掺量为0.1wt%时,抗压强度达到峰值89.4MPAa较空白试件提升21.6%,之后随着碳纳米管的掺量增加而降低。

抗折强度的变化情况与其类似,当MWCNT掺量为0.8wt%时,试件的抗折强度达到峰值,较空白试件提升38.5%,但随后降低趋势较抗压强度更平缓。

3.2时间变化实验测试碳纳米管掺量不同对于水泥砂浆的力学强
度随龄
期变化的结果如图2所示。

由实验结果可得抗折强度的大小随龄期增长而增大。

当龄期
为7天时试件H3强度最大,其他试件且均高于空白试件。

在7 天到28天之间,试件H2和H3的增幅最快,不过在56天龄期时,抗折强度仅略高于28天时的测量值。

其它试件普遍在28天到56 天龄期时增长较快。

实验测试碳纳米管掺量不同对于水泥砂浆的抗压强度随龄期变化的结果如图3所示。

由实验结果可得,抗压强度的大小也随龄期增长而增大。

在龄期为7天时,试件H1、H2与空白试件相差不大。

且在龄期到28天之前,除了试件H1、H2其他均有较明显的增长。

在龄期在28天到56天之间,除了H5 H6其他试件均没有明显增长。

由上图可知,随着MWCNT掺量的增加,水泥基材料的龄期在不断减小,但H3为一个转折点,当用量大于H3的用量时,龄期反而增加。

4结语综上所述,尽管碳纳米管有着极其卓越的性能但由于它分子量小,容易在材料中形成团聚导致应力集中反而会降低材料性能,所以应当多种分散方法并用达到最佳的使用效果。

同时在水泥基试验中可以看出,碳纳米管的掺量应当适量,过少效果不易体现,过多则会团聚降低材料性能。

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