納米炭-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料黏彈阻尼性能講解

1、Ji 12014年第 59卷第 33 期:32323239 csb.scich in 引用格式：曾尤,王函.納米炭/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料黏彈阻尼性能.科學(xué)通報(bào),2014,59: 3232 43239Zeng Y, Wang H. Viscoelastic damp ing of nano carb on/epoxy composites （inChinese. Chin Sci Bull （Chin Ver, 2014, 59: 323243239, doi:10.1360/N972014-00574中國科學(xué)雜志社SCIENCE CHINA PRESS專輯:納米碳材料進(jìn)展納米炭/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料黏

2、彈阻尼性能曾尤*,王函中國科學(xué)院金屬研究所，沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，沈陽110016*聯(lián)系人,E-mail: yzeng2014-06-06收稿，2014-09-22 接受國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（2012AA030303、中國科學(xué)院 F人計(jì)劃I和國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目（51221264資助摘要碳納米管和石墨烯作為近年來興起的新型納米炭材料，以其獨(dú)特的一維/二 維結(jié)構(gòu)形態(tài)和卓越的物理性能已引起人們廣泛關(guān)注將納米炭材料與環(huán)氧樹脂進(jìn)行復(fù)合制得 納米炭/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,可以賦予材料更為優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等綜合性能納米炭材料的加入可以在復(fù)合材料內(nèi)部引入更多的界面，造成顯著的能量耗

3、散，從而使得納米復(fù)合材料在具 有輕質(zhì)高強(qiáng)特性的同時,兼具優(yōu)異的黏彈阻尼性能，對于延長材料使用壽命、提高材料減震降噪 性能等方面具有極為重要的意義.本文主要論述了納米炭/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的黏彈阻尼性能以 及近期的相關(guān)研究進(jìn)展,重點(diǎn)闡述碳納米管、石墨烯及其復(fù)合材料的阻尼作用機(jī)理，介紹了納米復(fù)合材料黏彈阻尼性能的測試方法，指出納米炭/環(huán)氧樹脂阻尼復(fù)合材料領(lǐng)域存在的主要問題， 并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望關(guān)鍵詞碳納米管石墨烯環(huán)氧樹脂復(fù)合材料黏彈性阻尼黏彈阻尼性是指材料兼具黏性和彈性的性質(zhì)，在外加載荷作用下，一部分能量被儲存（表現(xiàn)為彈性， 而另一部分能量由于內(nèi)部摩擦以熱能形式耗散掉（表現(xiàn)為黏性.這種能量的轉(zhuǎn)

4、換和耗散也稱為材料的阻 尼作用材料的阻尼特性在機(jī)械振動、高速沖擊、周 期載荷作用下顯得尤為重要，其可以將多余的能量 釋放掉、從而延長材料的使用壽命1,2.隨著科技的 發(fā)展,風(fēng)機(jī)葉片、高速飛行器殼體、螺旋槳葉片等制 造領(lǐng)域?qū)Ω咝阅莛椬枘釓?fù)合材料有著日益迫切的 需求.以碳納米管和石墨烯為代表的新型納米炭材料35,以其優(yōu)異的力學(xué)性能（彈性模量高達(dá)1 TPa 高的電熱傳導(dǎo)特性、以及獨(dú)特的一維/二維結(jié)構(gòu)已引 起人們的極大興趣，其在力學(xué)增強(qiáng)、微納器件、電子 存儲、光催化、傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景6,7.將納米炭材料與環(huán)氧樹脂進(jìn)行復(fù)合制得納米炭 /環(huán)氧 樹脂復(fù)合材料，在顯著提高力學(xué)強(qiáng)度的同時，賦予材

5、料導(dǎo)電、導(dǎo)熱和電磁屏蔽等功能特性810.值得指出 的是,納米炭材料具有獨(dú)特的一維/二維形態(tài)及納米 尺度,可以在復(fù)合材料內(nèi)部引入更多的界面，使其在 變形過程中產(chǎn)生更多的能量耗散，顯著提升材料的 黏彈阻尼性能，近年來已引起科學(xué)界與工程界的廣 泛關(guān)注1116.本文聚焦于碳納米管和石墨烯及其復(fù) 合材料的阻尼性能研究進(jìn)展，重點(diǎn)闡述碳納米管、石 墨烯及復(fù)合材料的阻尼機(jī)制與作用機(jī)理 1納米炭材料的黏彈阻尼性能1.1碳納米管的黏彈阻尼性能碳納米管在變形過程中相互之間發(fā)生擠壓、滑移， 由于摩擦作用產(chǎn)生能量耗散，從而表現(xiàn)為具有顯著 的黏彈阻尼性能.碳納米管的黏彈阻尼性能受到多 種因素的影響，如碳納米管之間的范德華

6、力17、碳納 米管長度18、碳納米管固有振動頻率19等.Buldum20 采用分子動力學(xué)方法研究碳納米管的界面滑移狀況，結(jié)果表明變形過程中碳納米管之間的相對滑移會造(Bd) sn-npolu 6e0co(Bd) sn-npolu sso1 10.10zq CaftantCNT) iscK.1 J Siarn* mnSucv(b)4()Pm r8- I 4 I Is4 2 0 2 4 B-al- * o o o p p (b)(Eds)常甜05Hu1(b)Carbon nanotube (CNT) solid)Silicon rubber ampty)Siorage moudlus .Loss

7、modulus ADamping ratioo01O-18 7 6 5 4 3 o o o o o OO91-0200400600Temperature ( ：)o23233進(jìn)展成位移與力的相對滯后，從而產(chǎn)生能量耗散此外,Xu等人21通過化學(xué)氣相沉 積法制備出網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的碳納米管材料并研究其動態(tài)黏彈性能，研究發(fā)現(xiàn)這種碳納 米管相比于硅橡膠而言，在很寬的溫度范圍內(nèi)（-40600C仍具有優(yōu)異的黏彈性能 （圖1（a.從圖1（b中可以看到碳納米管在周期應(yīng)變過程中相比于硅橡膠產(chǎn)生更多的 能量耗散（較大的應(yīng)力應(yīng)變回滯曲線面積.碳納米管這種優(yōu)異的黏彈性能歸因于碳納 米管之間的滑移、節(jié)點(diǎn)的搭接/斷開（圖1（c

8、,從而導(dǎo)致更高的能量耗散.Eom等人18、Shan等人Pathak等人23研究了碳納米管泡沫的黏彈性能,發(fā)現(xiàn)變形過程中碳納米管之 間的摩擦作用可以產(chǎn)生較高的能量耗散；碳納米管長度越短、單位體積數(shù)量越多， 能量耗散就越高 Zhang 24、Hehr等人25和Chun等人26將碳納米管陣列作為 前驅(qū)體紡織成碳納米管繩，研究發(fā)現(xiàn)碳納米管之間的扭曲、纏結(jié)和滑移可以顯著提 高碳納米管繩的阻尼性能，且能量耗散與拉伸應(yīng)變量成正比.1.2石墨烯的黏彈阻尼性能石墨烯具有獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)，由于其極高的徑厚比，石墨烯通常表現(xiàn)出柔軟 的形態(tài)（在微觀結(jié)構(gòu)上可觀察到明顯的褶皺和蜷曲，其在外力作用下易于產(chǎn)生形變， 而且石

9、墨烯之間的大面積接觸和相對滑移變形能夠產(chǎn)生能量耗散.Agarwal研究組27通過納米動態(tài)機(jī)械分析的手段考察了石墨烯片層在低頻作用下的黏彈阻尼性能 （圖2（a.圖2（b顯示,石墨烯片層相比于硅/二氧化硅、高定向熱解石圖1 （網(wǎng)絡(luò)版彩色碳納米管的黏彈行為及作用機(jī)制21（a儲能模量、損耗模量、損耗因子隨溫度變化曲線；（b應(yīng)力應(yīng)變回滯曲線；（c黏彈作用機(jī)制圖2 （網(wǎng)絡(luò)版彩色石墨烯的黏彈行為27（a納米動態(tài)機(jī)械分析測試示意圖；（b石墨烯片層、硅/二氧化硅以及高定向熱解 石墨損耗因子對頻率的依賴性2014年11月第59卷第33期Friction surface between resin and nano

10、tubes 才 *、RarinFriction surface betweenresin and nanotubesFriction surface between resin and nanotubes才一N、RRinFriction surface between resin and nanotubes(b)14(a)3234(HOPG表現(xiàn)出更為優(yōu)異的黏彈阻尼性能,且10層石墨烯比5層石墨烯具有更高的損耗因子，其歸因于石墨烯層數(shù)對試樣變形的約束效應(yīng)，從而導(dǎo)致更高的能量耗散.Zha ng研究組28采用動態(tài)熱機(jī)械分析的方法研究了氧化石墨烯紙的黏彈性能,研究表明氧化石墨烯紙?jiān)谳^高的溫度下具有更為

11、優(yōu)異的阻尼特性，歸結(jié)于高溫條件 下石墨烯片層間更容易發(fā)生相對滑移，從而產(chǎn)生更咼的能量耗散.2納米炭/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的黏彈阻尼性能2.1碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的黏彈阻尼性能針對碳納米管對環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)增強(qiáng)，已開展了豐富系統(tǒng)的相關(guān)研究 工作,涉及碳納米管表面改性、碳納米管的取向及排列、碳納米管與樹脂基體之間 的相互作用等通常認(rèn)為碳納米管/聚合物復(fù)合材料的黏彈阻尼性能來源于以下3個方面（圖329: （1聚合物基體的固有阻尼特性；（2碳納米管與聚合物基體間界面滑移 造成的摩擦損耗；（3碳納米管之間相對滑動引起的摩擦損耗.Buldum 20通過分子動力學(xué)方法研究了碳 納米管在拉伸狀態(tài)下界面

12、的黏-滑（stick-slip運(yùn)動機(jī)制,發(fā)現(xiàn)在外力作用下碳納米管 與基體間發(fā)生脫黏滑動，產(chǎn)生界面摩擦，進(jìn)而造成能量耗散 Falvo等人30借助原子 力顯微鏡研究外力作用下碳納米管在石墨表面的運(yùn)動行為，表明黏附滯后是造成界 面間黏-滑運(yùn)動和能量耗散的主要原因.Koratkar研究組31測試了碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在不同頻率下的振動響 應(yīng),發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的阻尼特性，主要?dú)w因于碳納米管間相互滑移、摩擦所導(dǎo)致的能 量耗散.他們進(jìn)而測試了碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在周期載荷作用下的黏彈響應(yīng) 行為32,結(jié)果發(fā)現(xiàn)碳納米管的加入在保持復(fù)合材料剛性不變的情況下，可以顯著提高其損耗模量（圖4（a, （b,這是

13、由于碳納米管與聚合物基體間發(fā)生界面滑移、碳納米管之間相互摩擦,進(jìn)而產(chǎn)生更多的能量耗散33. Alva和Raja 34考察了碳納米管長徑比對復(fù)合材料阻尼性能的影響,研究表明添加高 長徑比的碳納米管可獲得更好的阻尼性能.圖3碳納米管/聚合物復(fù)合材料組元間的摩擦作用示意圖29圖4 （網(wǎng)絡(luò)版彩色碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的（a彈性模量和（b損耗模量對頻 率的響應(yīng)性3211200 帥 10Q120Temperature 打)亠 IsbsprlpoE當(dāng) ExnVertically aligned carton nanotube (VACNT sandwich5-05052.2.t.1 .DrirviiCF

14、/EP laminatevagnt sandw iguppGSti-aring modulus3 2 1 ea.o.PU5CF/EP laminateVAGNT 甜 rdwicTi3235進(jìn)展為進(jìn)一步提高納米復(fù)合材料的力學(xué)性能，碳納米管與碳纖維進(jìn)行混雜增強(qiáng)復(fù)合材料也引起廣泛的關(guān)注研究表明，混雜復(fù)合材料的強(qiáng)度和阻尼性能顯著依賴于纖維 的含量、類型、分布以及排列方式等 Zeng等人35制備了定向碳納米管陣列/碳纖維/環(huán)氧樹脂疊層復(fù)合材料，并考察其動態(tài)黏彈性能（圖5.研究表明，定向碳納米管陣 列不僅可以增加復(fù)合材料的儲能模量，而且顯著提高損耗模量與損耗因子與此同時, 這種疊層復(fù)合材料相比于碳纖維復(fù)合

15、材料具有更低的纖維含量和密度，表現(xiàn)為更高的比剛度.這是由于定向碳納米管陣列不僅有助于提高復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，而且在復(fù)合材料內(nèi)部引入了更多的界面，加之其與碳纖維的協(xié)同增強(qiáng)作用，復(fù)合材料表 現(xiàn)為更高的彎曲模量和優(yōu)異的阻尼性能Kim研究組36采用懸臂梁法考察了碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂混雜復(fù)合材料的振動阻尼特性（圖6.通過半功率帶寬法對復(fù)合材 料的時域波形曲線（圖6 （c, （d進(jìn)行擬合計(jì)算，得到復(fù)合材料的阻尼比.圖6（e結(jié)果顯 示,隨著碳納米管含量的增加，復(fù)合材料的阻尼比均有所增加，表明碳納米管的加入 可顯著提高復(fù)合材料的振動阻尼性能2.2石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的黏彈阻尼性能石墨烯/環(huán)氧樹脂

16、復(fù)合材料的黏彈阻尼性能的研究目前鮮有報(bào)道.Koratkar研究組37研究發(fā)現(xiàn)石墨烯的加入可以有效提高復(fù)合材料的儲能模量，但并未顯著改善 其損耗模量和阻尼性能（圖7,這主要?dú)w因于石墨烯與環(huán)氧樹脂具有較強(qiáng)的相互作用 研究表明，石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的黏彈性強(qiáng)烈依賴于石墨烯在聚合物基體中的 分散性、石墨烯與聚合物基體的相容性、以及兩者的界面結(jié)合情況因此，如何進(jìn)一步通過界面設(shè)計(jì)、化學(xué)改性等方法，制備具有優(yōu)異黏彈阻尼特性的石墨烯/環(huán)氧樹脂 復(fù)合材料仍需開展深入的研究3納米復(fù)合材料黏彈阻尼性能的表征及測試方法通過測試試樣在不同頻率和溫度下對外界載荷的響應(yīng)，可有效評價材料的黏彈 阻尼性能.基于測試過程中試

17、樣的不同振動模式，通常分為2種測試方法：（1強(qiáng)迫非共振 法（正弦激勵法,最常用的是動態(tài)熱機(jī)械分析法；（2彎曲共振曲線法圖5 （網(wǎng)絡(luò)版彩色碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂疊層復(fù)合材料的黏彈阻尼性能35（a儲能模量；（b三點(diǎn)彎曲模式下材料變形機(jī)制；（c復(fù)合材料的損耗模量；（d損耗 因子2014年11月第59卷第33期4 2 O-2-4 (UJ) 6pe(D(DaUJO(D-aoolu) 6pealOUJOQoov42 o(lu) 6ppa)Qa)_BeaTn free icngtt)hpKnwtlime (s；oe4E- 61153 3OIEQ魯 8 V0204601a020406Time MS?右艮(

18、d)00120 0050 004fflsxsT2Tcsout5o.0 200 06CWlWIt HfeHC fcHf01q bi CAP *器4050607080Natural (requen3236圖6 （網(wǎng)絡(luò)版彩色碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的阻尼性能36（a懸臂梁法測試裝置示意圖；（b純環(huán)氧樹脂；（c碳納米管含量為0.5%; （d1.0%（質(zhì)量百分比復(fù)合材料的振動時域波形曲線；（e復(fù)合材料阻尼比隨頻率的變化曲線圖7 （網(wǎng)絡(luò)版彩色石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的黏彈性能37純環(huán)氧樹脂的黏彈性（a;石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的損耗因子（b;儲能模量（c和損耗模量（d（也稱懸臂梁法.3.1動態(tài)熱

19、機(jī)械分析法動態(tài)熱機(jī)械分析（dynamic mechanical analysis.DMA是通過考察材料在交變應(yīng)力（或交變應(yīng)變作用下的響應(yīng)，進(jìn)而分析材料所 兼具的黏性與彈性性能38,39. DMA測試可以獲得材料儲能模量、損耗模量、損耗 因子等相關(guān)信息其中,儲能模量反映了材進(jìn)展料形變過程中由于彈性變形而儲存的能量（材料的彈性性質(zhì)，損耗模量反映了材料形變過程中熱損耗的 能量（黏性性質(zhì).材料的損耗因子（tan又稱為阻 尼因子，為損耗模量與儲能模量的比值，是材料阻尼能 力的度量.損耗因子越大、 溫度范圍越寬，表明材料 的阻尼性能越好.由于材料的阻尼性能來源于其對外界周 期載荷的響應(yīng)，強(qiáng)烈依賴于溫度的變

20、化.對于納米炭/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料而言，只 有在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近時，才會表現(xiàn)為最高的損耗因子，這是由于此時分子鏈段 開始運(yùn)動，但還來不及完全響應(yīng)外界載荷的變化，分子鏈間的摩擦作用導(dǎo)致較高的 能量耗散.根據(jù)時溫等效原理，降低測試溫度與增加作用頻率對于材料的黏彈響應(yīng)行為是等效的39引入更多的界面，使得復(fù)合材料在變形過程中產(chǎn)生 更多的能量 耗散，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的黏彈阻尼性能.特別指出的是，納米炭材料在非常寬的溫 度范圍內(nèi)（-40600 C仍保持較高的黏彈阻尼特性21,23,25,由此制得的納米炭/ 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料也將在更寬的溫 域和頻域范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的阻尼性能.這種納 米炭/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料可作

21、為高性能結(jié)構(gòu)阻尼材料，有望應(yīng)用于諸多領(lǐng)域44,45.比如，用于制造風(fēng)力發(fā)電 的葉片，在具備輕質(zhì)高強(qiáng)性能的同時，利用復(fù)合材料優(yōu)異 的阻尼減震特性提高葉片的使用壽命；也可用于制造船舶車輛殼體、風(fēng)機(jī)殼罩、 各類管道等，利用其優(yōu)異的阻尼性能可起到顯著減震降噪的作用.此外,航天飛行器、先進(jìn)武器制造裝備等領(lǐng)域需要材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能，這種新型納米炭/環(huán)氧樹脂高性能復(fù)合材料有望在該領(lǐng)域得到應(yīng)用.常用DMA分析儀的測試頻率通常為10 200 Hz,測試溫度為-50600 C ,采用該方法考察材料 在不同溫域范圍內(nèi)的黏彈性能.此外，還有多種測試 模式（如拉伸、壓縮、彎曲、 剪切等可供選擇，可以對

22、小尺寸試樣進(jìn)行測量，具有測試精度高的顯著優(yōu)勢.5存在 的問題及展望 納米炭/聚合物黏彈阻尼復(fù)合材料目前尚存在如下問題：（1納米炭材料在基體中的分散性.由于納米材料顆粒尺寸小，其在聚合物基體中容易發(fā)生團(tuán)聚，難以實(shí)現(xiàn)均勻分散，很大程度上影響復(fù)合材料的 綜合性能；（2納米炭/聚合物 基復(fù)合材料的黏彈阻尼機(jī)理尤其是關(guān)于多尺度、多組元之間的協(xié)同相互作用尚缺乏深入研究，制約了黏彈阻尼材料的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)以及工程應(yīng)用；（3納米炭材料與聚 合物基體間的 界面結(jié)合界面結(jié)合力過強(qiáng)會導(dǎo)致復(fù)合材料剛度增 加，但阻尼效果不 顯著；結(jié)合力較弱引起界面滑移、導(dǎo)致阻尼性能增強(qiáng)，但復(fù)合材料強(qiáng)度會有所下降，如何調(diào)控復(fù)合材料界面間的結(jié)

23、合強(qiáng)度是獲得高強(qiáng)高阻尼復(fù)合材料的關(guān)鍵；（4納米炭/聚合物復(fù)合材料的質(zhì)量控制由于納米復(fù)合材料內(nèi)部具有多種微/納尺度 的增強(qiáng)組元材料，使得影響復(fù)合材料性能的因素多樣復(fù)雜，應(yīng)進(jìn)一步探索適用的成 型工藝、完善評價方法、提高質(zhì)量控制隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，納米炭的種類 和形態(tài)逐漸豐富，大面積定向碳納米管陣列、石墨烯海 綿、碳納米管長繩、碳納 米管織物等制備技術(shù)不斷完善，尤其是低成本宏量制備技術(shù)的突破，納米炭在復(fù)合 材料工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域會越來越廣泛.通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化獲得具有特定網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)、多功能特性、高強(qiáng)高阻尼性能的先進(jìn)復(fù)合材料，在航空航天、交通運(yùn) 輸、工業(yè)建筑等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.3237

24、 3.2懸臂梁法懸臂梁法是通過彎曲共振檢測技術(shù)以獲取材料阻尼性能參數(shù)的通用方法36,40,41.測試系統(tǒng)由激 勵和檢測2部分組成：（1在懸臂梁的固定端安裝1個信號發(fā)生器，產(chǎn)生1個正弦 頻率掃描波，對試樣施加激 振力；（2在梁的自由端安裝檢測傳感器，用來檢測 試樣 的振動響應(yīng)信號.通過對試樣振動響應(yīng)信號的 處理得到試樣的固有頻率，利用半功 率帶寬等方法進(jìn)行計(jì)算可得到材料的阻尼比42,43.阻尼比是評價材料阻尼大小 的物理量，反映的是振動過程中材料 的能量耗散情況.阻尼比越大、材料的阻尼性 能越好.相比于DMA測試方法，懸臂梁法可在十分寬泛的頻 域范圍內(nèi)（10104 Hz 考察材料的振動響應(yīng)特性，

25、但對測試試樣的形狀尺寸要求較為嚴(yán)格.由于測試便 捷，該方法廣泛用于工程實(shí)踐中測量材料的振動阻尼特性.4納米炭/環(huán)氧樹脂黏彈阻尼復(fù)合材料的應(yīng)用前景由于碳納米管和石墨烯具有獨(dú)特的一維 /二維結(jié)構(gòu)和高 的比表面積，其可以在顯著提高復(fù)合材料力學(xué)性能（如層間剪切強(qiáng)度、沖擊韌性、 模量等的同時，2014 年 11 月第 59 卷第 33 期參考文獻(xiàn) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Martinez-Agirre M, Elejabarrieta J. Dynamic ch

26、aracterization of high damping viscoelastic materials from vibration test data. J Sou nd Vib, 2011,330: 393043943 Fan R, Meng G, Ya ng J, et al. Experime ntal study of the effect of viscoelastic damp ing materials on no ise and vibrati on reducti on within railway vehicles. J Sou nd Vib, 2009, 319:

27、58% Vilatela J J, Eder D. Na no carbo n composites and hybrids in sustainability: A review. ChemSusChem, 2012, 5: 456478 Valenkov A M, Gofman I V, Nosov K S, et al. Polymeric composite systems modified with allotropic forms of carbon. Russ J Appl Chem, 2011, 84: 735750 Roy N, Sengupta R, Bhowmick A

28、K. Modificati ons of carb on for polymer composites and nano composites. Prog Polym Sci, 2012, 37: 781-819 Hua ng X, Qi X Y, Boey F, et al. Graphe ne-based composites. Chem Soc Rev, 2012, 41: 6686 Sun X M, Sun H, Li H P, et al.Develop ing polymer composite materials: Carbon nano tubes or graphe ne.

29、Adv Mater, 2013, 25: 5153-5176 Biggerstaff J M, Kosmatka J B. Damp ing performa nee of cocured graphite/epoxy composite lam in ates with embedded damp ing materials. J Compos Mater, 1999, 33: 1457-1469 Wang 乙 Lia ng Z Y, Wang B, et al. Processi ng and property in vestigati on of si ngle-walled carb

30、on nano tube (SWNT buckypaper/epoxy res in matrix nano composites. Compos Part A, 2004, 35: 122232 Kishi H, Kuwata M, Matsuda S, et al. Dampi ng properties of thermoplastic-elastomer in terleaved carb on fiber-rei nforced epoxy composites. Compos Sci Tech nol, 2004, 64: 25172523 Suhr J, Koratkar N A

31、.En ergy dissipati on in carb on nano tube composites: A review. J Mater Sci, 2008, 43: 4370 4382 Fereidoon A, Kordani N, Ahangari M G, et al. Damping augmentation of epoxy usi ng carbon nano tubes. I nt J Polym Mater, 2011,60: 16 Mo ntazeri A. The effect of function alizati on on the viscoelastic b

32、ehavior of multi-wall carb on nano tube/epoxy composites. Mater Des, 2013, 45: 510517 Li X, McKe nna G B.Con sideri ng viscoelastic micromecha nics for the rein forceme nt of graphe ne polymer nano composites. ACS Macro Lett, 2012, 1: 388391 Tehra ni M, Safdari M, Borouje ni A Y, et al. Hybrid carb

33、on fiber/carb on nano tube composites for structural damp ing ap plicatio ns. Na no tech no logy, 2013, 24: 15570 -1 You ng R J, Ki nloch I A, Gong L, et al. The mecha nics of graphe ne nano composites: A review. Compos Sci Tech nol, 2012, 72: 1459 476 Pathak S, Cambaz Z G, Kalidindi S R, et al. Vis

34、coelasticity and high buckli ng stress of dense carbon nano tube brushes. Carbo n, 2009, 47: 19-5976 Eom K, Nam K, Jung H, et al. Con trollable viscoelastic behavior of vertically alig ned carb on nano tube arrays. Carbo n, 2013, 65: 305314 Cha ng W J, Lee H L. Vibratio n an alysis of viscoelastic c

35、arbon nan otubes. Micro Na no Lett, 2012, 7: 130-1312 Buldum A L J. Atomic scale slid ing and rolli ng of carb on nano tubes. Phys Rev Lett, 1999, 83: 5055053 Xu M, Futaba D N, Yamada T, et al. Carbon nano tubes with temperature-i nvaria nt viscoelasticity from -96 to 1000 C.Scienee, 2010, 330: 1363

36、68 Shan C, Zhao W, Lu X L, et al. Three-dime nsional n itroge n-doped multiwall carb on nano tube spon ges with tun able properties. Nano Lett, 2013, 13: 55145520 Pathak S, Lim E J, Abadi P, et al. Higher recovery and better en ergy dissipatio n at faster stra in rates in carb on nano tube bun dles

37、an in-situ study. ACS Na no, 2012, 3: 21892197 Zha ng M. Multifu nctio nal carb on nano tube yarns by dow nsiz ing an an cie nt tech no logy. Scie nee, 2004, 306: 1358 1361 Hehr A, Schulz M, Shanov V, et al. Passive damp ing of carb on nano tube thread. J In tell Mater Syst Struct, 2013, 25: 713719

38、Chun K, Kim S, Shi M, et al. Hybrid carbo n nano tube yarn artificial muscle in spired by spider dragli ne silk. Nat Commun, 2014, 5: 3322 Lahiri D, Das S, Choi W, et al. U nfoldi ng the dampi ng behavior of multilayer graphe ne membra ne in the low-freque ncy regime. ACS Nano, 2012, 6: 399000 Su Y,

39、 Wei H, Gao R, et al. Exceptional negative thermal expansion and viscoelastic properties of graphene oxide paper. Carbon, 2012, 50: 2804Z809 Lin R M, Lu C. Modeling of in terfacial fricti on damp ing of carb on nano tube-based nano composites. Mech Syst Sig Proc, 2010, 24: 299643012 Falvo M R, Taylo

40、r R M, Helser A, et al. Nan ometre-scale rolli ng and slidi ng of carbon nano tubes. Nature, 1999, 397: 236238 Koratkar N, Wei B, Ajayan P M. Carbo n nano tube film for dampi ng applicatio ns. Adv Mater, 2002, 14: 13- 14 3238進(jìn)展 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Suhr J, Koratkar N, Keblinski

41、P, et al. Viscoelasticity in carbon nano tube composites. Nat Mater, 2005, 4: 134137 Suhr J, Ajaya n P M. Dampi ng characterizati on of carb on nano tube thin films. Smart Mater Struct, 2004, 5386: 15361 Alva A, Raja S. Dampi ng characteristics of epoxy-rei nforced composite with multiwall carb on n

42、an otubes. Mech Adv Mater Struct, 2014, 21: 197206 Zeng Y, Ci L J, Brent J C, et al. Desig n and rein forceme nt vertically alig ned carb on nan otube-based san dwich composites. ACS Na no, 2010, 4: 6798804 Kha n S U, Li C Y, Siddiqui N A, et al. Vibrati on damp ing characteristics of carb on fiber-

43、re in forced composites containing multi-walled carb on nano tubes. Compos Sci Tech nol, 2011, 71: 1486 494 Koratkar N. Graphe ne in Composite Materials: Syn thesis, Characterizati on and Applicati ons. Lan caster: DEStech Press, 2013 Bower D I. An In troduct ion toPolymer Physics. Cambridge: Cambri

44、dge Un iversity Press, 2002 Menard K P. Dyn amic Mechanical Analysis A Practical Introduction. 2nd ed. London: CRC Press, 1999 Rajoria H, Jalili N. Passive vibrati on damp ing enhan ceme nt using carb on nano tube- epoxy rein forced composites. Compos Sci Tech nol, 2005, 65: 207093 De Borb on F, Amb

45、ros ini D, Curadelli O. Damp ing resp onse of composites beams with carb on nan otubes. Compos Part B, 2014, 60: 106 110 Piersol A, Paez T. Harris Shock andVibrati on Ha ndbook. 6th ed. New York: McGraw-Hill Inc, 2009 Jones D I G. Ha ndbook of Viscoelastic Vibratio n Dampi ng. New York: Joh n Wiley

46、& So ns Ltd, 2001 Zhao Y. Properties and applicati on of adva need viscoelastic damp ing materials. Aerosp Mater Technol, 2009, 39: 1 Ren H Y. The application of viscoelastic damping vibration suppressi on for shock-isolati on structure of multistage missile. J Astr on aut, 2007, 28: 1494 499 Viscoelastic dam