ppt-納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用

1、納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用-PPT制作者：莫正偉 指導(dǎo)老師：劉強(qiáng) 副教授納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米材料的定義納米材料的定義： 納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10100個原子緊密排列在一起的尺度。常見用作增強(qiáng)的納米材料常見用作增強(qiáng)的納米材料： 納米碳管； 納米碳纖； 石墨烯； 納米顆粒（氧化物，碳化物，硼化物，氮化物等）。納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用一一、納米碳管（碳納米管）、納米碳管（碳納米管）： 1 1、力學(xué)性能：、力學(xué)

2、性能： 抗拉強(qiáng)度達(dá)到50200GPa，是鋼100倍，密度卻只有鋼的1/6；軸向彈性模量在11.8 TPa ，約為鋼的5倍；由于其特殊的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用過程中能極大地吸收能量，增加韌性。 2 2、其他性能：、其他性能： 超導(dǎo)電磁性能；幾乎與金剛石，藍(lán)寶石一樣的導(dǎo)熱能力；最好的儲氫性能等。 納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用 3 3、碳納米管金屬基復(fù)合材料：、碳納米管金屬基復(fù)合材料： 復(fù)合方法復(fù)合方法: 快速凝固法、粉末冶金法、熔鑄法、攪拌鑄造法、熱壓法、電沉積法、化學(xué)共沉積法和原位合成法。 提高金屬性能提高金屬性能： 強(qiáng)度、硬度、耐摩擦、磨損性能以及熱穩(wěn)定性。 實(shí)例實(shí)例： 以鋁為

3、金屬基，通過冷壓成型和真空熱壓處理制備了CNTsAl（碳納米管鋁基）復(fù)合材料。當(dāng)熱壓溫度為380時(shí)，制備的復(fù)合材料的硬度可達(dá)到221GPa，是純鋁的15倍左右，比同樣溫度熱壓出的鋁塊的硬度高364。 注注：碳納米管陶瓷基復(fù)合材料、碳納米管聚合物基復(fù)合材料的相關(guān)內(nèi)容見末頁參考文獻(xiàn)【1】納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用二、納米碳纖納米碳纖： 1、概念區(qū)分：概念區(qū)分： 此處的納米碳纖（維） ，與我們所做的CFRP中給的碳纖維是不一樣的概念。由于現(xiàn)在所說的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）中的碳纖維橫向直徑約7000nm，超過納米級（0100nm）的范疇，故屬氣相生長碳纖維；而此處

4、所說的納米碳纖維是用特定方法制備到的納米級的碳纖維。 2 2、納米碳纖維的特性、納米碳纖維的特性： 納米碳纖維的性能優(yōu)于當(dāng)前任何一種纖維，它既具有碳纖維的固有性質(zhì)，又具有金屬材料的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、陶瓷材料的耐熱耐腐蝕性和紡織纖維的柔軟可編性，還具有碳納米管具備的優(yōu)良性能，是一種一材多能的功能材料。見參考文獻(xiàn)【2】 納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用 3、納米碳纖維的制備方法納米碳纖維的制備方法： 采用沉淀法制備生長納米碳纖維的催化劑,在以乙炔為碳源,氫氣為還原氣體下采用氣相沉積法生長出納米碳纖維。 注注：納米碳纖的制備過程見末頁參考文獻(xiàn)【3】中第三章。納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與

5、應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用 4、納米碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的實(shí)例納米碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的實(shí)例： 納米碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料（收集的論文中述說納米碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料（收集的論文中述說的可行性）的可行性），在水泥基材料中加 入極少量的納米碳纖維就可以起到很好的增強(qiáng)效果，在大幅度提高水泥基材料力學(xué)性能的同時(shí)，還可以提高水泥基材料的韌性、耐磨性和耐腐蝕性。與此同時(shí)，由于納米碳纖維還具有導(dǎo)電、吸波等特性，因此還能提高水泥基材料的功能性，如防靜電性、吸波性、電磁屏蔽性等。詳細(xì)描述見【2】 注：對于納米碳纖維作為增強(qiáng)納米材料，已成為當(dāng)今的注：對于納米碳纖維作為增強(qiáng)納米材料，已成為當(dāng)今的材料熱點(diǎn)。其

6、此相關(guān)文獻(xiàn)也少見。材料熱點(diǎn)。其此相關(guān)文獻(xiàn)也少見。納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用三、石墨烯：三、石墨烯： 1、什么是石墨烯呢？什么是石墨烯呢？ 碳原子以 雜化連接的單原子層晶體石墨烯（），其基本結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán)，是目前最理想的二維納米薄片材料。 2、石墨烯的特性：、石墨烯的特性： 質(zhì)輕，導(dǎo)熱性好，其楊氏模量和斷裂強(qiáng)度可與碳納米管相媲美，有希望成為未來高性能聚合物納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的填料。詳細(xì)特性見參考文獻(xiàn)【4】。注：注：當(dāng)前對于石墨烯聚合物基復(fù)合材料的研究還僅局限于熱學(xué)或電學(xué)性質(zhì);但浙江的墨烯科技已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，故石墨烯的發(fā)展迎來了與當(dāng)年碳纖維一樣的熱

7、潮。納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用3 3、石墨烯的制備方法、石墨烯的制備方法： 微機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法 、氧化 還原法。其中氧化還原法是目前為止制備石墨烯和 氧化石墨烯最常用的方法。4、石墨烯增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料、石墨烯增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料： 復(fù)合材料合成方法復(fù)合材料合成方法： 見末頁參考文獻(xiàn)【4】中的1.5節(jié)。 石墨烯增強(qiáng)效果石墨烯增強(qiáng)效果： 石墨烯增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)最大值，其拉伸強(qiáng)度、彈性模量和斷裂伸長率分別較純環(huán)氧樹脂增加。詳細(xì)的力學(xué)性能結(jié)果可參考文獻(xiàn)【4】中2.4節(jié)。 納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用四、納米顆（微）

8、粒：四、納米顆（微）粒： 1 1、納米微粒包括、納米微粒包括： 目前為止, 所采用的納米顆粒增強(qiáng)相的類型很多, 主要包括氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等。 2、（實(shí)例）納米氧化鋯增強(qiáng)銅基復(fù)合材料（實(shí)例）納米氧化鋯增強(qiáng)銅基復(fù)合材料 ： 制備方法：制備方法：粉末冶金法。 增強(qiáng)效果：增強(qiáng)效果： 經(jīng)分析研究表明, 當(dāng)氧化鋯含量為7% 、壓制壓力為600MPa 時(shí), CuPZrO2 銅基復(fù)合材料具有最佳的綜合物理力學(xué)性能, 抗拉強(qiáng)度達(dá)到395MPa, , 提高銅基復(fù)合材料的強(qiáng)度和耐熱性。參考文獻(xiàn)見末頁【5】納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用五、多種納米材料混合增強(qiáng)復(fù)合材料：五、多種

9、納米材料混合增強(qiáng)復(fù)合材料： 1、石墨烯與碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂石墨烯與碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂： 雙增強(qiáng)效果及與單增強(qiáng)效果比較雙增強(qiáng)效果及與單增強(qiáng)效果比較： （1）當(dāng)石墨烯和碳納米管含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)最大值，其拉伸強(qiáng)度、彈性模量和斷裂伸長率分別較純環(huán)氧樹脂增加了、和。 （2）石墨烯與碳納米管的協(xié)同作用對復(fù)合材料的增強(qiáng)效果要明顯高于碳納米管單獨(dú)增強(qiáng)的效果。見參考文獻(xiàn)【4】納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用六、納米技術(shù)在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料六、納米技術(shù)在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用【的應(yīng)用【6 6】整理方法大致有：1、 將納米微粒作為固體物質(zhì)直接加入到織物

10、后整理劑中，使納米微粒均勻分散在后處理織物中；2、 將納米微粒的微乳液和織物后處理劑均勻混合后，使織物通過這種含有納米微粒的整理液；3、 將含有納米材料的整理劑在一定粘合劑存在下涂覆到織物表面，形成一種功能性涂層，改善織物的性能。 綜上所述，運(yùn)用納米技術(shù)對纖維或織物改性，可以大大改善其韌性、耐沖擊性、耐老化性、隱身性能等。如對纖維材料進(jìn)行超細(xì)化，使之直徑達(dá)到納米級，還可以滿足特殊用途的需要。納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用納米增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)與應(yīng)用主要參考文獻(xiàn)主要參考文獻(xiàn)（全部文獻(xiàn)見另一文件夾）：1.王洪磊.碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料的研究進(jìn)展.材料導(dǎo)報(bào)，2008 ，TB323.2.王寶民.納米碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的探討.材料導(dǎo)報(bào)A，2013，.3.張淮.納米碳