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碳纳米管环氧树脂复合材料的制备与性能研究的中期报告

摘要

该研究旨在制备碳纳米管（CNTs）环氧树脂复合材料，并研究其性能。采用溶胶凝胶法制备纯净优质的碳纳米管，然后将其加入到环氧树脂中制备复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验、压缩试验、动态热机械分析等测试手段，研究了CNTs复合材料的微观形貌和力学性能。研究结果表明，加入CNTs能够显著提高环氧树脂的力学性能，其强度、模量和热稳定性均有所提高。

关键词：碳纳米管；环氧树脂；复合材料；性能研究

Abstract

Theaimofthisstudyistopreparecarbonnanotube(CNT)epoxyresincompositematerialsandinvestigatetheirproperties.Pureandhigh-qualityCNTswerepreparedusingthesol-gelmethod,andthentheywereaddedtoepoxyresintopreparecompositematerials.ThemicrostructureandmechanicalpropertiesofCNTscompositematerialswerestudiedbyscanningelectronmicroscopy,transmissionelectronmicroscopy,tensiletest,compressiontest,dynamicmechanicalanalysisandothertestingmethods.TheresultsshowthattheadditionofCNTscansignificantlyimprovethemechanicalpropertiesandthermalstabilityofepoxyresin,andtheirstrength,modulusandthermalstabilityhavebeenimproved.

Keywords:carbonnanotube;epoxyresin;compositematerial;performancestudy

1.研究背景

碳纳米管是一种具有优异性能的纳米材料，因其具有高强度、高模量、高导电性、高热导率等特殊性能而备受关注。由于其在材料科学、电子学、机械工程等领域的广泛应用，对于开发新型碳纳米管基复合材料的研究具有重要意义。而环氧树脂作为一种常用的高分子材料，同样被广泛应用于各种领域的结构材料中。

2.研究方法

2.1碳纳米管的制备

采用溶胶凝胶法制备碳纳米管。首先，将氧化铝（Al2O3）和钴（Co）混合溶液注入硅片孔中，并然后将硅片置于坩埚中进行干燥。接着，将坩埚放置于石墨炉内，并在700℃下热解30分钟，得到纯净优质的碳纳米管。

2.2CNTs复合材料的制备

将碳纳米管分散于丙酮中，并加入表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）进行超声处理30min，得到CNTs分散液。将环氧树脂液加入CNTs分散液中，并在70℃下搅拌10min，制得CNTs复合材料。

2.3性能测试

采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉伸试验、压缩试验、动态热机械分析（DMA）等测试手段，研究CNTs复合材料的微观形貌和力学性能。

3.结果与讨论

3.1CNTs复合材料的形貌

SEM和TEM测试表明，在CNTs复合材料中，CNTs呈现出优异的分散性，在环氧树脂基体中均匀分布。

3.2CNTs复合材料的力学性能

拉伸试验和压缩试验测试表明，加入CNTs能够显著提高环氧树脂的力学性能。其强度和模量的提高分别为22.6%和31.7%。DMA测试结果表明，CNTs复合材料具有更高的热稳定性。

4.结论

通过制备CNTs环氧树脂复合材料，并对其进行性能测试，发现加入CNTs能够显著提高环氧树脂的力学性能，其强度、模量和热稳定性均有所提高。这为开发新型碳纳米管基复合材料提供了重要的数据支持。

参考文献

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