碳納米管複合材料性能及應用

   碳納米管(CNTs)是在一定條件下由大量碳原子聚集在一起形成的同軸空心管狀的納米級材料，它的徑向尺寸為納米數量級，軸向尺寸為微米數量級，屬於碳同位素異構體家族中的一個新成員，是理想的一維量子材料。然而CNTs不溶於一般的有機溶劑，並且其表麵特性接近於石墨，使其表麵呈化學惰性，從而限製了其應用範圍。解決這些問題的*有效的方法是對CNTs表麵進行改性，增加其分散性、化學活性等。

   其表麵改性通常采取的方法是：首先通過不同的氧化處理在CNTs的端口或缺陷處引人羧基等活性基團，然後再由酯化或酰胺化反應等對其進行進一步的接枝改性。 由於CNTs具有與聚合物相似的結構，可以與之複合製成高性能的複合材料。此類複合材料在電子器件、吸波隱身材料和其它結構材料等領域具有廣闊的應用前景。

   CNTs/聚合物複合材料性能
（1）力學性能 將酸化處理以後的CNTs與高密度聚乙烯(HDPE)複合，采用機械共混法製備定向CNTs/HDPE複合材料，CNTs的加入，提高了複合材料的屈服強度和拉伸模量，但同時卻降低了材料的斷裂強度和斷裂伸長率。利用CNTs對酚醛樹脂(PF)進行改性，CNTs能夠明顯提高PF/CF複合材料彎曲強度、壓縮強度、層間剪切強度和衝擊強度。 　

（2）阻燃性能 利用合成的兩種新型阻燃劑SPS和PTE與聚磷酸銨(APP)及MWNTs複配，並應用於低密度聚乙烯(LDPE)，得到膨脹型阻燃LDPE-MWNTs複合材料。在該膨脹型阻燃體係中，IFR與MWNTs之問存在明顯的協效阻燃作用，並且大大降低了低密度聚乙烯的可燃性和熱釋放速率(HRR)，而且燃燒後的殘碳量大大增加。

（3）導電性、導熱性 CNTs具有優於銅的導電性，可以取代金屬填料用來製備有機複合導電材料。因為CNTs與有機物的相容性優於金屬，故材料的性能更加穩定，而且質量更輕，同時CNTs高達l000的長徑比可以極大地降低複合材料的滲濾閾值，這是其它填料無法達到的，可用作抗電材料。加入CNTs可使複合材料的熱穩定性大幅度提高。

（4）摩擦學性能 以CNTs為填料製備聚四氟乙烯(PTFE)基複合材料，CNTs/PTFE複合材料的摩擦係數隨著CNTs含量的增加呈降低的趨勢，其耐磨性能明顯優於純PTFE，以CNTs作為填料可有效地抑製PTFE的磨損。