纤维涂层和几何体对混合碳纳米管性能的影响



纤维涂层和几何体对混合碳纳米管性能的影响

分层次结构的混合复合材料是理想的工程材料，由于其具有较好的力学性能，因此其可以用来承载负荷和机械应力。采用使碳纳米管（CNT）在高性能碳纤维（CF）的表面生长的方法使复合材料的纤维树脂界面具有更好的力学性能。CNT在CF表面的生长是通过浮动催化剂化学气相沉积（CVD）来实现的。合成纤维的力学性能、CNT的密度和对齐形态，被证明均取决于CNT的生长温度、生长时间、载气流量、催化剂含量和CVD腔内大气状况。制造了涂有碳纤维增强聚丙烯（CNTCF/PP）复合材料的碳纳米管，并对这种碳纳米管的特点进行了分析。结合哈尔平方程、Voigt-Reuss模型、混合规则和Krenchel方法，分层次地应用于预测随机取向的短纤维增强复合材料的力学性能。利用扫描电子显微镜（SEM）和图像处理软件，分析了复合断裂表面上的纤维取向分布。对预测和试验值之间的差异进行了分析。

试验结果表明，当满足合适的CNT生长环境时，CVD方法能够使CNT在CF表面上生长。在CVD温度为700℃，反应时间30min时，利用扫描电子显微镜（SEM）可以观察得到CNT涂层在CF上存在的痕迹。在类似的反应条件下,涂有CNT的CF可以显著提高CNT-CF/PP复合材料的拉伸性能。使用制作的随机取向的短纤维增强复合材料样本做拉伸测试。与平滑的CF/PP复合材料相比，CNT-CF/PP复合材料杨氏模量增加大约104％，抗拉强度增加大约64％。

刊名：Materials and Design（英）

刊期：2014年第54期

作者：M.A. Shazed et al

编译：于雅静