基于層層自組裝技術的蒙脫土-碳納米管-聚合物復合材料的納米層級構建.pdf

1、貝殼珍珠層是一種天然的有機·無機層狀雜化復合材料。它由無機質(zhì)碳酸鈣（約95％）和有機質(zhì)（約5％）經(jīng)多次交替層疊而成，其獨特的多尺度、多級次有機-無機“磚·泥”組裝結構賦予了該珍珠層材料超常的力學性能。受此啟發(fā)，本研究擬在構筑“磚-泥”特異層疊結構之外，額外引入“纖維錨結”結構，以強化“磚層”和“泥層”間的界面相互作用，最終制備出具有“磚層”、“泥層”和“纖維錨結層”的類三明治夾層結構復合材料。層層自組裝技術因其具有對材料組分進行納米層級

2、構建的能力而在本研究中被用于實施上述研究構想。具體開展了以下工作:
　　(1)利用層層自組裝技術制備由蒙脫土(MMT)與單壁碳納米管(SWNT)組成的全無機雜化復合材料。研究中，擬以靜電相互作用為組裝驅動力。由于MMT表面呈負電性，因此對另一組裝組分SWNT進行了胺基化改性以提供其表面正電特性。在優(yōu)化的組裝工藝條件下，(MMT/SWNT)n的厚度呈線性增長，增長速率為6.65nm每(MMT/SWNT)單元。力學性能的研究結果表明，

3、退火處理（包括退火溫度和退火時間兩個因素）有利于多層膜的模量增加，但對表面平整性不利;
　　(2)以MMT為“磚層”、聚電解質(zhì)PDDA(表面正電性)為“泥層”、SWNT-NH2為“纖維錨結層”，利用層層自組裝技術制備(MMT/PDDA/MMT/SWNT)n復合薄膜。研究結果顯示薄膜厚度呈線性增長，增長速率為99.54nm每(MMT/PDDA/MMT/SWNT)單元。力學性能的研究結果表明，要提高復合薄膜的模量可采用增大多層膜層數(shù)、

4、提高退火處理溫度和/或延長退火時間等措施;
　　(3)以MMT為“磚層”、聚電解質(zhì)PSS（表面負電性）為“泥層”、SWNT-NH2為“纖維錨結層”，利用層層自組裝技術制備(MMT/SWNT/PSS/SWNT)n復合薄膜。結果顯示該復合薄膜的厚度也呈線性增長，增長速率為66.67nm每(MMT/SWNT/PSS/SWNT)單元。力學性能的研究結果表明，不同于PDDA的情況，層數(shù)較少的PSS復合薄膜反而具有高模量。提高退火溫度能有效提