碳纳米管-碳纤维分级结构微纳米复合材料(3)
3.涂层法：指通过沉积技术在碳纤文表面涂覆一层碳纳米管，不但可以在受力时承担一部分力的负荷【14-16】，又可以起到保护碳纤文表面的作用。这种方法实际上是在碳纤文和基体之间加入一层碳纳米管界面层，可使增强体与树脂基体之间的界面浸润性得到提高。然而，碳纳米管和碳纤文之间仍为物理键连接方式，限制了碳纳米管层与基体和碳纤文之间的结合强度，因此对于界面性能提升效果仍然不明显。
4.化学反应法：指通过化学方式连接改性的碳纳米管和表面改性的碳纤文【14-25】。由于化学键的强度要远高于范德华力的强度，因而该方法能够使碳纳米管的接枝力得到有效增强，复合材料的界面性能也能够得到提高。不过该方法很难得到具有高接枝密度、定向接枝的增强体，这也对复合材料的界面性能存在很大的限制。不过近年来一些国内外课题组的相关研究已表明碳纳米管-碳纤文多尺度复合材料的界面性能得到了提升。
1.3 本课题研究思路及内容
本课题的基本研究思路是：通过电泳沉积方法，在碳纤文表面生长碳纳米管来制备碳纳米管-碳纤文复合材料，并对其进行表征与分析，研究碳纳米管在复合材料中的分散和取向问题，提高碳纳米管-碳纤文复合材料的界面性能。
本文的主要研究内容：
（1）碳纳米管的前期处理：由于未经处理的碳纳米管中含有无定形碳、催化剂颗粒、石墨多面体等其他杂质，因此在使用前需对碳纳米管进行超声辅助混酸的纯化处理，可使其羧基官能化，以提高碳纳米管在水溶液中的分散性和稳定性。
（2）分散介质的选取：分散介质对于沉积是否均匀有很大影响，本课题在国内外研究结果的基础上拟选用无水乙醇作为分散介质。
（3）电泳沉积及表征与测试：搭建实验所需的电泳沉积装置，在不同的电泳条件下进行碳纳米管的电泳沉积。并对碳纳米管进行表征与观测，如红外测试、接触角测试、光学显微镜的观测等。
（4）界面性能的提高：研究不同沉积条件对碳纤文界面性能的影响，从而制备出具有优异界面性能的杂化碳纤文。
2 电泳沉积法制备碳纳米管-碳纤文复合材料
2.1 实验药品与仪器
表2.1 实验药品
药品名称 纯度 厂家
单壁碳纳米管 60-70% 美国Carbon Solutions公司
碳纤文
浓H2SO4 98% 国药集团化学试剂有限公司
浓HNO3 68% 国药集团化学试剂有限公司
无水乙醇 分析纯 国药集团化学试剂有限公司
丙酮 分析纯 上海凌峰化学试剂有限公司
Al(NO3)3•9H2O ≥98.5% 国药集团化学试剂有限公司
815环氧树脂 东莞市糖厦科速达塑胶经营部
表2.2 实验仪器
仪器名称 厂家
0.22 μm PTFE微孔过滤膜 德国Sartorius AG公司
KQ3200B超声波清洗器 昆山超声仪器有限公司
LG10-2.4A高速离心机 北京京立离心机有限公司
EPS-300数显式稳压稳流电泳仪 上海天能科技有限公司
BS 224S电子分析天平 赛多利斯科学仪器有限公司
ZK-82A电热真空干燥箱 上海实验仪器厂有限公司
SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵 巩义市予华仪器责任有限公司
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