碳纳米管/炭复合材料的制备及研究
本文主要研究了碳纳米管/炭复合材料的制备方法和过程，提出了复合材料的力学性能的计算公式，并分别研究了硅和锆等金属在碳材料石墨化过程中起到的催化石墨化的作用，石墨化处理的条件对石墨结晶参数的影响。
采用碳纳米管作为复合材料的填充体可以明显提高复合材料的力学性能。研究结果表明，随着碳纳米管含量的增加，复合材料d002呈现下降趋势，石墨化度呈上升趋势。对复合材料力学性能的研究结果表明，材料的拉伸强度主要和碳纳米管与石墨之间的结合力以及它们之间的界面积有关；随着碳管含量的增加，其拉伸强度开始阶段呈增加的趋势，当碳纳米管含量为25％时达到最大值25.5MPa，随后下降，当CNTs含量增加到30％，拉伸强度降到10.6MPa，之后保持不变；而拉伸模量在最初阶段处于增加缓慢，当碳纳米管含量大于22％时，则一直呈上升趋势。材料的电阻率随着材料密度的增加成直线关系，密度从0.9737g/cm3到1.21g/cm3，电阻率几乎成直线下降。
对硅掺杂石墨/碳纳米管复合材料进行了研究。与相同工艺制备的纯石墨/碳纳米管材料相比较，硅掺杂再结晶石墨的电阻率以及拉伸强度都与硅的掺杂量有密切的联系；掺杂硅元素，不利于再结晶石墨材料的力学性能的提高。材料的拉伸强度随着硅掺杂量的增加而降低；硅掺杂再结晶石墨制备过程的催化石墨化作用可以用碳化物分解机理来解释。对双元掺杂硅和锆再结晶石墨/碳纳米管复合材料进行了研究，重点研究了石墨化温度对复合材料的微观结构参数的影响。当石墨化温度为2300℃时，掺杂金属对石墨化过程有阻碍的作用，与未掺杂的样品比较，其石墨化度小，d002大：当温度为2600℃时，石墨化度有很大的提高；当石墨化温度为2800℃时，双元掺杂样品比单元掺杂样品的石墨化度要高。
运用浸渍法使复合材料致密化。使用沥青作为浸渍剂，研究了浸渍温度、浸渍压力、样品石墨化温度以及浸渍时间对浸渍效果的影响。
研究结果表明，浸渍温度360℃、压力10MPa，浸渍时间为2h时，浸渍效果好。
碳纳米管;催化石墨化;液相浸渍;力学性能;导电性能
北京化工大学
硕士
材料学
迟伟东
2006
中文
TQ050.43
64
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）