碳納米管增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、碳納米管具有獨(dú)特的一維納米結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度、高模量、高韌性、高導(dǎo)電性等突出的綜合性能，為發(fā)展新型高性能復(fù)合材料提供了理想材料，但碳納米管易團(tuán)聚的缺點(diǎn)限制了其增強(qiáng)增韌的效果。本論文采用冷凍干燥技術(shù)首先制得碳納米管/碳纖維多尺度增強(qiáng)體，然后利用真空浸漬工藝分別制備了碳納米管/連續(xù)碳纖維/碳化硅和碳納米管/短切碳纖維/環(huán)氧樹脂兩類復(fù)合材料，通過(guò)保證碳納米管均勻分散在碳纖維增強(qiáng)體中，來(lái)實(shí)現(xiàn)碳納米管在復(fù)合材料體系中的均勻分散。
　　以碳納米管/

2、連續(xù)碳纖維作為增強(qiáng)體，采用真空浸漬熱解工藝制備了碳納米管/碳纖維/碳化硅三相復(fù)合材料。其中獲得的碳納米管增強(qiáng)1D碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的氣孔率小于10％，密度約為1.6g/cm3，彎曲強(qiáng)度最大為365MPa，相比于未添加碳納米管的復(fù)合材料提高了約27%。通過(guò)改變碳納米管漿料的濃度，能夠調(diào)控碳納米管在復(fù)合材料中的含量和分布狀態(tài)，高濃度漿料易在碳纖維增強(qiáng)體中形成致密的碳納米管網(wǎng)絡(luò)，不利于碳化硅前驅(qū)體的滲入，會(huì)降低復(fù)合材料的力學(xué)性能。另外，采

3、用快速冷凍干燥工藝能夠在碳纖維增強(qiáng)體中形成均勻分布的碳納米管網(wǎng)絡(luò)，而通過(guò)1500℃高溫?zé)崽幚砟軌蛱岣邚?fù)合材料的力學(xué)性能。由于二維T300纖維布與碳化硅基體具有較強(qiáng)的結(jié)合力，所以引入碳納米管沒(méi)有明顯提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
　　以碳納米管/短切碳纖維作為增強(qiáng)體，采用真空浸漬固化工藝制備了碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂三相復(fù)合材料。通過(guò)改變短切碳纖維和碳納米管的比例，能夠有效調(diào)控復(fù)合材料的力學(xué)性能和電學(xué)性能；當(dāng)兩者比例較小時(shí)，復(fù)合材料電導(dǎo)