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《連續(xù)碳納米管薄膜及其復合材料的制備與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、學校代碼10255學號1139027東華大學博士學位論文連續(xù)碳納米管薄膜及其復合材料的制備與性能研究學科專業(yè)紡織復合材料研究生胡東梅導師孫寶忠顧伯洪二零一八年一月StudyonthepreparationandpropertiesofcontinuouscarbonnanotubefilmscompositesDongmeiHuSupervisedbyDr.BaozhongSun&Dr.BohongGuADISSERTATIONSUBMITTEDTOTHECOLLEGEOFTEXTILESANDTHECOMMITTEEOFGRADUATESTUDIESOFDONGHUAUNIVERS
2、ITYINPARTIALFULFILLMENTOFTHEREQUIREMENTSFORTHEDEGREEOFDOCTOROFPHILOSOPHYDonghuaUniversityShanghai,P.R.China,201620January,2018東華大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學術道德，崇尚嚴謹學風。所呈交學位論文，是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得成果。除文中已明確注明和引用內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過作品及成果內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對所寫內(nèi)容負責，并完全意識到本聲明法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：年月日東華大
3、學學位論文版權使用授權書學位論文作者完全解學校有關保留、使用學位論文規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文復印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權東華大學可以將本學位論文全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密□，在年解密后適用本版權書。本學位論文屬于不保密√。學位論文作者簽名：指導教師簽名：日期：年月日日期：年月日東華大學胡東梅博士學位論文答辯委員會成員名單姓名職稱職務工作單位備注晏雄教授答辯委員會主席東華大學黃莉茜教授答辯委員會委員東華大學杜趙群教授答辯委員會委員東華大學陳廷教授答辯委員會委員蘇州大學中國科
4、學院蘇州納米技呂衛(wèi)幫研究員答辯委員會委員術與納米仿生研究所崔啟璐助理研究員答辯委員會秘書東華大學東華大學博士學位論文摘要連續(xù)碳納米管薄膜及其復合材料的制備與性能研究摘要碳納米管作為典型的一維納米材料，其特有的中空管狀結(jié)構(gòu)、較高的長徑比和化學穩(wěn)定性、優(yōu)異的力學、電學及光學等性能，一直成為基礎研究與應用開發(fā)的熱點。在微納尺度下，單根碳納米管具有超強的力學性能，其拉伸強度高達100GPa，楊氏模量超過1TPa，斷裂伸長率達30%，能量吸收性能較傳統(tǒng)高性能纖維高1-2個數(shù)量級。同時，碳納米管在常溫下呈現(xiàn)特有的彈道導電行為，并具有比銅高兩個數(shù)量級的載流能力。此外，單壁碳納米管的熱導率高達300
5、0W/（mK），和金剛石相當。如何將碳納米管優(yōu)異物理特性在其宏觀材料中發(fā)揮出來是實現(xiàn)碳納米管應用的關鍵所在。最近幾年，碳納米管宏觀體的結(jié)構(gòu)與性能的研究得到廣泛關注并取得實質(zhì)性突破，碳納米管宏觀體已成為新一代關鍵材料開發(fā)的熱點。本學位論文系統(tǒng)研究碳納米管薄膜的組裝方法、復合薄膜的靜態(tài)、動態(tài)力學性能，從納觀、微觀到宏觀尺度上分析碳納米管薄膜的內(nèi)在力、熱的傳輸機制與規(guī)律，具體研究內(nèi)容如下：首先研究基于陣列紡絲拉膜法和浮動催化法制備的碳納米管薄層，根據(jù)兩種碳納米管薄層的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)（陣列紡絲拉膜法碳納米管取向性能好，浮動催化法碳納米管呈現(xiàn)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)），設計干法固態(tài)層層組裝的碳納米管薄膜可控制備
6、方法，重點研究溶劑收縮、牽伸和熱壓等方法對碳納米管薄膜力學性能的強化作用，結(jié)構(gòu)顯示，陣列紡絲拉膜法和浮動催化法獲得的碳納米管薄膜的拉伸強度分別可達到1500MPa和345MPa，這為碳納米管復合薄膜的制備及性能提升研究奠定基礎。為進一步提升碳納米管薄膜的力學性能，以陣列紡絲拉膜法獲得的取向碳納米管薄膜為骨架增強相，分別引入石墨烯、高分子為第二組分基體相，根據(jù)碳納米管自身結(jié)構(gòu)的特點，進行不同種方式復合，重點研究第二組分的引入對復合薄膜力、電性能的強化作用，通過微觀結(jié)構(gòu)分析力學和電學性能，闡述復合薄膜中基體相的增強作用機制，并通過調(diào)整第二組的質(zhì)量分數(shù)、制備條件而獲得最佳工藝參數(shù)，為實現(xiàn)碳
7、納米管薄膜在結(jié)構(gòu)功能一體化材料的設計與應用方面研究提供科學依據(jù)。針對浮動催化法獲得的大尺寸碳納米管薄膜，通過物理方法多層堆疊、與超高分子量聚乙烯無緯布（UHMWPEUD）復合及層合結(jié)構(gòu)設計，并進行彈道性能測試，研究碳納米管薄膜與UHMWPEUD的層合結(jié)構(gòu)對抗彈速度、彈道凹陷的影響規(guī)律，通過微觀掃描電鏡結(jié)合材料彈道結(jié)構(gòu)破壞模式分析碳納米管薄膜具有高能量吸收特性的機理，重點考察碳納米管薄膜的層合方式、插層位置與彈道V50值、凹陷深度的關系，為實現(xiàn)碳納米管薄膜在
