钛(Ⅳ)离子掺杂的氧化锌多壁纳米纤维结构材料的制备及光催化性能

借助棉花纤维模板、利用两步法制备了Ti4+/Zn O多壁纳米纤维结构材料,利用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对其进行了表征;以亚甲基蓝(MB)的降解脱色为模型反应,考察了Ti4+掺杂量对Zn O多壁纳米纤维结构材料光催化性能的影响。结果表明,利用模板辅助的两步法成功制备了Ti4+掺杂的Zn O多壁纳米纤维结构材料(Ti4+/Zn O);Ti4+的掺入影响Zn O材料的纳米结构,从而使Ti4+/Zn O的光催化性能明显高于Zn O;Ti4+/Zn O多壁纳米纤维结构材料良好的光催化性能可主要归于Ti4+/Zn O材料中活性中心-O2--Ti4+-O2--Zn2+-的形成和光生电荷e--h+沿着颗粒间的有效传递。

多壁碳纳米管/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备及其吸附性能研究

为了探究掺杂后聚苯胺(PANI)吸附染料的性能,以有机酸、多壁碳纳米管(MWCNTs)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过原位氧化聚合法合成了多壁碳纳米管/聚苯胺(MWCNTs/PANI)纳米纤维复合材料,利用紫外-可见光分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其结构、组成及微观形貌进行表征。使用MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料和PANI对刚果红溶液进行吸附实验,发现复合材料吸附效果更优异,吸附率达到95%左右。通过吸附动力学研究复合材料的吸附机理,结果表明MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料吸附刚果红的过程符合准二级动力学模型。

硅橡胶/多壁碳纳米管复合材料应变感知性能研究

通过开炼法制备出甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料,研究MWCNT含量对复合材料分散性能、导电性能及电阻-应变响应性能的影响。结果表明:适量的MWCNT能够均匀分散在VMQ中,形成三维隧穿导电网络,使复合材料具备较低的渗流阈值(2.51%,质量分数,下同),较大的传感范围(>200%)及高灵敏度(GF>2 546.16),在多次循环过程中具有稳定的电阻响应信号,特别是在4 000次循环中展现出优异的电阻信号稳定性,同时没有出现肩峰现象。通过隧道效应理论模型分析,解释了电阻-应变响应机理,明确复合材料具有对大变形隔震支座进行实时应变监测的潜力。

TiO_2纳米纤维结构材料的模板辅助-溶剂热法制备

借助一种新型的棉花模板辅助溶剂热法制备出Ti O2纳米多孔纤维结构材料,利用热重（TG）、X线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积测试（BET）和紫外-可见光谱（UV-vis）等对其进行表征.同时通过亚甲基蓝的脱色降解考察溶剂热反应时间（2.5-12 h）和温度（160-200℃）对Ti O2纳米纤维材料的光催化活性的影响.结果表明：利用模板辅助的溶剂热法可以制备出纤维形貌Ti O2纳米结构材料;在所研究的溶剂热反应时间、温度范围内,反应时间对材料光催化性能的影响较为显著,其可以使样品的光催化活性提高近20%,反应温度的影响较小,使样品的光催化活性提高不足10%.由光催化性能的结果可以得出最佳的溶剂条件：反应温度为180℃、反应时间为10 h.该法具有工艺简单、生产成本低、绿色环保等优点.

橡胶改性碳纤维-多壁碳纳米管水泥复合材料性能试验与分析

水泥基复合材料已推广应用于水利工程中,探究其耐久性能是保证高寒地区高混凝土坝安全的关键。将碳纤维与多壁碳纳米管双导电相填料加入水泥材料,从导电性能、力学性能和抗冻性能3个方面研究其作用效果。同时,为充分利用废弃资源,将废弃轮胎制备成橡胶集料加入试件用于力学性能和抗冻性能的试验分析。试验结果表明:当碳纤维与多壁碳纳米管掺量为0.25%时,导电相填料对水泥复合材料的电阻率改变最为明显,在掺量为0.3%时复合材料的电阻率最低,同时,不同外加电场对电阻率的影响可以忽略不计;当碳纤维和多壁碳纳米管的掺量为0.3%、橡胶掺量为30%时,复合材料的抗冻性能最佳,此时,力学性能也满足工程应用需求,抗折和抗压强度分别超过7 MPa和30 MPa。研究结果为提升高寒地区混凝土结构的性能提供了新的技术手段。

Ag/TiO_2中空纳米纤维结构材料的太阳光催化性能

利用一种模板辅助的两步法制备银修饰的TiO2中空纤维光催化纳米结构材料(Ag/TiO2),借助于扫描电子显微镜(SEM),X光电子能谱(XPS),X线衍射(XRD),UV-vis光谱,Zeta电位等技术以及亚甲基蓝(MB)在不同光源条件下的降解脱色对目标材料结构、性能等进行了表征.结果表明:在空气气氛和适当温度下处理前驱材料(Ag+-Ti 4+/CF)可以同时实现模板(CF)的去除,Ti 4+→TiO2和Ag+→Ag的原位转化;材料的纳米纤维结构化和适量Ag(0.20%,质量分数)的引入有利于其太阳光催化性能的提高;该纤维材料易于分离,再利用.该纳米纤维结构材料良好的太阳光催化性能是众多因素协同作用的结果.

羧基化多壁碳纳米管对T-1000碳纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

对多壁碳纳米管进行了表面羧基化处理,将羧基化碳纳米管添加到环氧树脂基体中,通过湿法缠绕工艺制备出具有高性能的T1000碳纤维增强环氧树脂复合材料。结果表明,复合材料的界面性能和耐热性能得到改善,当羧基化碳纳米管质量含量为1%时,复合材料的层间剪切强度提高了近29%。

聚氨酯/多壁碳纳米管复合材料电纺丝支架对成纤维细胞生长的促进

应用电纺丝方法制备纤维直径为300～500nm的多壁碳纳米管/聚氨酯复合材料,以无纺膜材料作为细胞支架,选择在促进组织修复和再生中起重要作用的成纤维细胞株作为实验细胞。通过扫描电镜对多壁碳纳米管/聚氨酯无纺膜及聚氨酯无纺膜的微观形貌进行表征;通过细胞黏附实验、增殖实验以及细胞骨架发育观察,探讨无纺膜的微观纳米拓扑结构及多壁碳纳米管的复合对细胞的作用;并进一步采用双层细胞培养装置,分析多壁碳纳米管/聚氨酯无纺膜通过细胞通讯途径对在其他材料上生长的细胞生长行为的影响。实验结果表明,无纺膜中的纳米纤维网络结构和多壁碳纳米管成分不仅能够显著促进细胞的黏附和增殖,而且有利于细胞的迁移和聚集;另外,生长在多壁碳纳米管/聚氨酯无纺膜支架上的细胞可能通过旁分泌方式将某些生物大分子分泌到细胞外液中,经局部扩散作用于在其他材料上生长的细胞,促进其增殖。因此,多壁碳纳米管/聚氨酯纳米纤维无纺膜为细胞提供了接近天然细胞外基质的人造微环境,显示了该支架在引导组织修复和再生中的应用潜力。

聚苯胺接枝多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究

多壁碳纳米管(MWNTs)经对苯二胺功能化后,通过原位聚合及去掺杂反应,首次制备了能在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中稳定溶解的本征态聚苯胺(EB)接枝MWNTs(EB-g-MWNTs)复合材料。复合材料中EB与p-MWNTs通过酰胺键连接,形成以p-MWNTs为核、EB为壳的纳米结构,并且EB的结构规整度提高;当该复合材料溶解在NMP中时,溶解度为33.72mg/mL,稳定性好,至少可保存1个月。

碳纳米管-玻璃纤维织物增强环氧复合材料的结构与性能

通过物理沉积法和静电吸附法在玻璃纤维织物(GF)表面包覆多壁碳纳米管(MWCNTs),制备GF-d-CNTs和GF-a-CNTs两种多尺度增强体,采用真空灌注工艺制备MWCNTs-GF增强环氧复合材料。采用静态、动态力学法、扫描电镜、红外光谱等分析手段,对复合材料的拉伸、弯曲、层间剪切、黏弹性和微观组成结构表征。结果表明:MWCNTs包覆于GF表面形成"倒刺"结构,并通过啮合作用增强了复合材料界面的强度和树脂韧性,提高了复合材料的玻璃化温度(Tg)等;与纯GF复合材料相比,GF-d-CNTs复合材料的拉伸强度和模量分别提高14.5%和37.9%,弯曲强度和模量分别提高26.2%和36.6%,层间剪切强度提高31.5%;GF-a-CNTs复合材料的Tg提高了8.9℃。

多壁碳纳米管对无石棉垫片力学性能和耐老化性能的影响

为了研究热氧老化条件下多壁碳纳米管(MWCNTs)对无石棉垫片性能的影响,以加入不同种类和不同添加量MWCNTs制备的无石棉垫片为研究对象,测试了老化前后无石棉垫片的压缩率、拉伸强度和老化系数。结果表明:老化试验后,无石棉垫片压缩率降低、拉伸强度提高;未添加MWCNTs的原始垫片压缩率和拉伸强度变化最大,压缩率下降6.06%,拉伸强度提高5.02MPa;添加MWCNTs的垫片压缩率和拉伸强度相对差均小于原始垫片的相对差;不同种类MWCNTs对垫片老化后的性能影响不同;添加羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)的垫片老化前后性能变化最小;添加质量分数1.2%MWCNTs-OH的垫片老化前后性能变化最小,垫片的耐老化性提升最明显。

聚苯胺接枝多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的结构与力学性能研究

将十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂聚苯胺(PANI)接枝多壁碳纳米管(PANI-g-MWNTs)与环氧树脂(Epoxy)溶液共混、固化,制备了DBSA掺杂PANI-g-MWNTs/Epoxy复合材料。当核(MWNTs)-壳(DBSA掺杂PANI)结构溶解分散于Epoxy溶液中时,MWNTs表面PANI的溶解和溶胀把MWNTs隔开,使MWNTs均匀分散在Epoxy基体中。复合材料固化后,断面呈韧性断裂特征,MWNTs均匀分布在基体中,MWNTs与Epoxy间存在较强的界面粘结。DBSA掺杂PANI-g-MWNTs的引入促进Epoxy的固化反应,固化起始温度、放热峰值温度和固化反应热较Epoxy降低。复合材料的拉伸强度、杨氏模量、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度较Epoxy分别提高61%、43%、78%、49%和33%。

天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究

采用乳液混合共沉得到天然橡胶(NR)/多壁碳纳米管(MWNTs)母胶,母胶依次与硅烷偶联剂、天然橡胶、炭黑(CB)、硫磺等混炼、硫化得到NR/CB/MWNTs复合材料。MWNTs分散在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中,SDBS吸附在MWNTs表面使MWNTs稳定分散在水中。MWNTs悬浮液与NR乳液混合后,MWNTs随NR一起絮凝沉淀。为提高MWNTs与NR基体的界面粘结,母胶与偶联剂混炼后再与其他组分混炼。分散在母胶中的MWNTs与各混炼组分充分混合使MWNTs均匀分布于NR/CB/MWNTs复合材料中。MWNTs的均匀分散、MWNTs与NR的界面粘结以及MWNTs与CB的协同增强效应使NR/CB/MWNTs复合材料获得较高的力学性能、动态储能模量、玻璃化转变温度、导电性和导热性。

多壁碳纳米管在国产碳纤维增强环氧树脂复合材料中应用

研究了一种简易有效的多壁碳纳米管(MWNTs)分散入环氧树脂的方法,对树脂的工艺性进行试验研究;使用碳纤维复丝的力学性能来表征纤维/树脂界面性能和纤维强度转化效果,制备了含MWNTs的环氧树脂/碳纤维预浸料,并对使用此预浸料制备的复合材料单向板进行力学性能测试。结果表明,当MWNTs的用量为E–51的0.5%时,二者混合球磨8 h后配制的树脂溶液适用期大于24 h,黏度小于0.8 Pa·s,树脂浇铸体拉伸强度78 MPa,弯曲强度106 MPa,断裂伸长率4.3%;添加MWNTs之后纤维/树脂结合良好,复合材料单向板拉伸强度提升了7.2%,弯曲强度提升了9.73%,压缩强度提升了6.82%,层剪强度提升了11.54%。

DBSA二次掺杂聚苯胺接枝多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究

多壁碳纳米管（MWNTs）经对苯二胺功能化后，通过原位聚合及去掺杂和二次掺杂反应，首次制备了能在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中稳定溶解的十二烷基苯磺酸（DBSA）二次掺杂聚苯胺接枝MWNTs（PANI-g-MWNTs）复合材料。研究表明：复合材料中PANI与p-MWNTs通过酰胺键连接，形成以p-MWNTs为核、DBSA二次掺杂PANI为壳的纳米复合结构；当复合材料溶解在NMP中时，借助DBSA二次掺杂PANI的溶解性和p-MWNTs与PANI间的连接作用，使其在NMP中获得35．56mg／mL的溶解度和近1个月的稳定性；该复合材料的热稳定性在300-500℃明显提高，其室温电导率较DBSA二次掺杂PANI提高近两个数量级。

多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑复合材料的微结构与性能

以甲基磺酸(MSA)为溶剂通过溶液共混法制备了不同多壁碳纳米管(MWNTs)含量的多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑(MWNTs/PBO)复合材料,用扫描电镜(SEM)对热处理前后复合材料的微结构进行了分析,并对其导电、力学和耐热性能进行了研究。结果表明:MWNTs能均匀地分散在聚合物基体中,并能形成一定的网络结构,热处理后的复合材料较热处理前的结构更致密,导电性能和力学性能都有所改善,其中MWNTs质量分数为10%的热处理后复合材料与纯PBO聚合物相比,体积电阻率降低约9个数量级,而拉伸强度和拉伸模量分别提高了95%和53%,耐热性能也有一定的提高。

HIPS/多壁碳纳米管复合材料炭层结构对阻燃性能的影响

通过熔融共混法制备了高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/多壁碳纳米管/(MWNT)复合材料,采用热重分析仪和锥形量热仪评价了复合材料的阻燃性能,并用数码相机、扫描电子显微镜观察了燃烧残余物的结构。结果表明:与HIPS相比,w(MWNT)分别为3%,5%,10%的HIPS/MWNT复合材料的热释放速率峰值分别下降了21.66%,40.12%,56.21%,质量损失速率也明显降低,同时形成了对阻燃有关键作用并具有特殊结构的炭渣残余物。HIPS/MWNT复合材料燃烧后形成的炭渣具有蜂窝状的亚微观结构,以及纳米尺度的微观网络结构。

磺化聚苯胺接枝多壁碳纳米管复合材料的结构与性能

通过HCl掺杂聚苯胺接枝多壁碳纳米管(PANI-g-MWNTs)复合材料的磺化和水解反应,得到水溶性磺化聚苯胺接枝多壁碳纳米管(SPAN-g-MWNTs)导电复合材料.用傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱、X-射线光电子能谱、透射电镜、X-射线衍射和四电极电导率仪对复合材料的结构和性能进行研究.研究结果表明:复合材料中SPAN与MWNTs通过酰胺键连接起来,形成以MWNTs为核、SPAN为壳的纳米复合结构,并且SPAN包覆层的结构规整度提高.该复合材料在水中获得43.56,mg/mL的溶解度和近2个月的稳定性.该复合材料的室温电导率较SPAN提高近2个数量级.

反式聚异戊二烯/多壁碳纳米管复合材料的微观结构及物理机械性能

以氯化镁(MgCl_2)、经四氯化钛(TiCl_4)预处理的普通型多壁碳纳米管(MWCNTs)或羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)为载体,采用高能球磨法制备了负载钛系催化剂,然后采用原位聚合法制备了反式聚异戊二烯(TPI)/MWCNTs纳米复合材料,表征了MWCNTs在催化剂中的分散性、纳米复合材料的微观结构,考察了2种MWCNTs含量对纳米复合材料物理机械性能的影响。结果表明,在负载钛系催化剂中,MWCNTs-OH或普通型MWCNTs无聚集且分散均匀;在2种TPI/MWCNTs复合材料中,TPI分子链紧密包覆MWCNTs表面,二者形成类似于核-壳管状结构,反式-1,4-结构质量分数均为99.1%,3,4-结构质量分数均为0.9%,MWCNTs的类型对复合材料的结构无显著影响;TPI/MWCNTs-OH复合材料的物理机械性能优于TPI/普通型MWCNTs复合材料及纯TPI材料,且当MWCNTs-OH的质量分数达到0.10%时,复合材料的拉伸强度及扯断伸长率较纯TPI分别提高了36%和49%。

表面功能化多壁碳纳米管改性玻纤增强树脂基复合材料的拉-拉疲劳性能研究

通过拉-拉疲劳试验,研究了表面功能化多壁碳纳米管(MWCNTs)对玻璃纤维增强树脂基复合材料疲劳性能的影响,基于试验数据选择了可线性化的指数函数和幂函数的S-N曲线模型分别对复合材料的疲劳寿命进行量化分析。研究结果表明:氨基化MWCNTs(MWCNTs-NH_(2))改性环氧树脂试件的疲劳性能优于羧基化MWCNTs(MWCNTs-COOH)改性环氧树脂试件的疲劳性能;而MWCNTs-COOH改性不饱和聚酯树脂试件的疲劳性能优于MWCNTs-NH_(2)改性不饱和聚酯树脂试件的疲劳性能。当MWCNTs-NH_(2)和MWCNTs-COOH的含量均为0.2wt%时,改性后复合材料的疲劳性能达到最佳。幂函数线性拟合结果比指数函数线性拟合结果的相关系数高,拟合精度更准确,且该模型的复合材料疲劳寿命预测结果与试验结果也较为吻合。