ppt-納米增強復合材料的技術(shù)及應用

1、納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用-PPT制作者：莫正偉 指導老師：劉強 副教授納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應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，這大約相當于10100個原子緊密排列在一起的尺度。常見用作增強的納米材料常見用作增強的納米材料： 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）。納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用一一、納米碳管（碳納米管）、納米碳管（碳納米管）： 1 1、力學性能：、力學

2、性能： 抗拉強度達到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： 超導電磁性能；幾乎與金剛石，藍寶石一樣的導熱能力；最好的儲氫性能等。 納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用 3 3、碳納米管金屬基復合材料：、碳納米管金屬基復合材料： 復合方法復合方法: 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、化學共沉積法和原位合成法。 提高金屬性能提高金屬性能： 強度、硬度、耐摩擦、磨損性能以及熱穩(wěn)定性。 實例實例： 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）復合材料。當熱壓溫度為380時，制備的復合材料的硬度可達到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：碳納米管陶瓷基復合材料、碳納米管聚合物基復合材料的相關(guān)內(nèi)容見末頁參考文獻【1】納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用二、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復合材料（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電導熱性、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【2】 納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用 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【3】中第三章。納米增強復合材料的技術(shù)與

5、應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用 4、納米碳纖維增強復合材料的實例納米碳纖維增強復合材料的實例： 納米碳纖維增強水泥基復合材料（收集的論文中述說納米碳纖維增強水泥基復合材料（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效果，在大幅度提高水泥基材料力學性能的同時，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，由于納米碳纖維還具有導電、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。詳細描述見【2】 注：對于納米碳纖維作為增強納米材料，已成為當今的注：對于納米碳纖維作為增強納米材料，已成為當今的材料熱點。其

6、此相關(guān)文獻也少見。材料熱點。其此相關(guān)文獻也少見。納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用三、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，導熱性好，其楊氏模量和斷裂強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)復合材料的填料。詳細特性見參考文獻【4】。注：注：當前對于石墨烯聚合物基復合材料的研究還僅局限于熱學或電學性質(zhì);但浙江的墨烯科技已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，故石墨烯的發(fā)展迎來了與當年碳纖維一樣的熱

7、潮。納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用3 3、石墨烯的制備方法、石墨烯的制備方法： 微機械剝離法、化學氣相沉積法 、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、石墨烯增強環(huán)氧樹脂復合材料、石墨烯增強環(huán)氧樹脂復合材料： 復合材料合成方法復合材料合成方法： 見末頁參考文獻【4】中的1.5節(jié)。 石墨烯增強效果石墨烯增強效果： 石墨烯增強環(huán)氧樹脂復合材料的拉伸強度達最大值，其拉伸強度、彈性模量和斷裂伸長率分別較純環(huán)氧樹脂增加。詳細的力學性能結(jié)果可參考文獻【4】中2.4節(jié)。 納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用四、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、（實例）納米氧化鋯（實例）納米氧化鋯增強銅基復合材料增強銅基復合材料 ： 制備方法：制備方法：粉末冶金法。 增強效果：增強效果： 經(jīng)分析研究表明, 當氧化鋯含量為7% 、壓制壓力為600MPa 時, CuPZrO2 銅基復合材料具有最佳的綜合物理力學性能, 抗拉強度達到395MPa, , 提高銅基復合材料的強度和耐熱性。參考文獻見末頁【5】納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用五、多種納米材料混合增強復合材料：五、多種

9、納米材料混合增強復合材料： 1、石墨烯與碳納米管增強環(huán)氧樹脂石墨烯與碳納米管增強環(huán)氧樹脂： 雙增強效果及與單增強效果比較雙增強效果及與單增強效果比較： （1）當石墨烯和碳納米管含量（質(zhì)量分數(shù)）為時，復合材料的拉伸強度達最大值，其拉伸強度、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)同作用對復合材料的增強效果要明顯高于碳納米管單獨增強的效果。見參考文獻【4】納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用六、納米技術(shù)在纖維增強樹脂基復合材料六、納米技術(shù)在纖維增強樹脂基復合材料的應用【的應用【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。如對纖維材料進行超細化，使之直徑達到納米級，還可以滿足特殊用途的需要。納米增強復合材料的技術(shù)與應用納米增強復合材料的技術(shù)與應用主要參考文獻主要參考文獻（全部文獻見另一文件夾）：1.王洪磊.碳納米管增強復合材料的研究進展.材料導報，2008 ，TB323.2.王寶民.納米碳纖維增強水泥基復合材料的探討.材料導報A，2013，.3.張淮.納米碳