碳納米管的快速純化及其增強銅基復合材料的研究.pdf

1、自1991年CNTs被發(fā)現(xiàn)以來，就引起化學、物理和材料等學科的很大興趣。由于其獨特的結構和在力學方面優(yōu)異的性能，是一種理想的金屬基復合材料增強相。但由于CNTs具有很強的范德華力，很難以在基體中均勻分散和牢固結合，從而限制了其應用范圍。因此，如何使碳納米管均勻分散在銅粉中并使之有效結合顯得十分重要。本文通過微波混酸處理、純化與功能化同步進行的方法使碳納米管快速純化并在表面接入活性基團，同時借助明膠、聚乙二醇分散CNTs，在分散的同時與銅

2、、鈦粉末攪拌混合，利用乙醇的作用形成凝膠彈性體，通過模壓、固化、保護氣燒結制備了CNTs/Cu復合材料。
　　 首先，采用微波輔助混酸純化多壁碳納米管，研究硫酸與硝酸不同比例、微波加熱不同時間、添加乙二胺四乙酸等對純化效果的影響。XRD分析、微觀形貌分析表明：原始碳納米管中的金屬催化劑顆粒、碳納米顆粒以及無定形碳等能有效的去除，且不會破壞CNTs的表面結構。紅外、拉曼、熱重曲線等分析表明：MWNTs能在H2SO4/HNO3為1:

3、3(體積比)微波加熱30分鐘得到有效的純化，純度達98.87％；添加EDTA能使碳納米管在純化的同時得到功能化，其表面接枝率可達16％。從而提高其在溶液中的分散性，是一種快速高效的純化功能化同步進行的方法。
　　 其次，經(jīng)過微波輔助純化后的碳納米管，在30min內通過超聲、磁力攪拌作用均勻分散在明膠、聚乙二醇的水溶液中。在分散的同時與金屬粉體混合，強力攪拌，然后通過明膠不溶于酒精以及明膠在溫度劇降時凝聚的特性，使金屬粉末、碳納米

4、管和水完全填充并固定在凝膠空隙內，形成復合彈性體。將復合彈性體通過模壓成型、固化、脫脂、保護氣氛燒結制備了CNTs/Cu復合材料?？疾炝瞬煌伜繉秃喜牧闲阅艿挠绊懀容^了燒結溫度、保溫時間、升溫速度等不同工藝參數(shù)對復合材料性能的影響。結果表明，當鈦含量為18wt％，燒結溫度為950℃，升溫速度為2℃/min，保溫時間為2h時，得到的復合材料力學性能較佳。其密度為5.624g·cm-3，硬度為89HRB，導電率為15.6％，在30-2