学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

碳纳米管复合材料的制备及其导热性能的研究

作　者: 戴永东
导　师: 朱萍
学　校: 浙江大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 多壁碳纳米管环氧改性有机硅树脂化学气相沉积溶液共混法导热性能
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 71次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)自发现以来,以其独特的结构和优良的性能,在很多领域里都展现出了广阔的应用价值。CNTs具有小尺寸效应、大的比表面积和高表面能等优点,拥有优异的电、磁、光、热等性能,作为准一维纳米材料,其在聚合物功能复合材料领域里展现出很好的应用前景。同时,优异的热传导性能使其成为良好的导热材料,将CNTs作为填充物可以制备出高导热聚合物基复合材料,大大增强了材料的力学、电学、热传导等性能,拓宽了高分子材料的应用领域。环氧改性有机硅树脂结合了环氧树脂和有机硅树脂的优良性能,是一种综合性能较好的新型树脂材料。它具有环氧树脂的优良黏接性、电绝缘性、耐油、耐腐蚀、机械强度好等特点,同时还具有有机硅树脂的优异耐高温、耐热、耐水和好的电性能等特点,在耐高温、防腐、黏结、电器电机等方面有很好的应用前景。本文主要研究了碳纳米管/环氧改性有机硅树脂复合材料的制备,以及该复合材料的导热性能。首先,采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备了多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,MWCNTs)原料,为了提高MWCNTs在环氧改性有机硅树脂中的分散性和相互作用力,我们对MWCNTs原料进行了混酸纯化及偶联剂改性处理,并使用SEM、TEM、拉曼光谱、XRD以及TG对样品进行了表征。然后,我们把MWCNTs和石墨粉作为填充物,采用溶液共混法制备出了碳纳米管/环氧改性有机硅树脂复合材料。最后,通过改变填充物的比例以及填充改性处理后的MWCNTs的方法,研究了该复合材料的导热性能。论文最后,我们通过分析该复合材料的导热系数测量结果与微观形貌的SEM表征,探索出了导热性能最佳时的填充物比例,分析了研究中存在的问题,并对未来的研究方向提出了展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-39
  1.1 碳纳米管的概述  11-16
    1.1.1 碳纳米管的发现  11-12
    1.1.2 碳纳米管的结构特征  12-14
    1.1.3 碳纳米管的种类  14-16
      1.1.3.1 单壁碳纳米管(SWCNTs)  14-15
      1.1.3.2 多壁碳纳米管(MWCNTs)  15-16
      1.1.3.3 双壁碳纳米管(DWCNTs)  16
  1.2 碳纳米管的制备  16-21
    1.2.1 化学气相沉积法(CVD)  17-18
    1.2.2 电弧放电法  18-20
    1.2.3 激光蒸发法  20-21
  1.3 碳纳米管的性能及其应用  21-28
    1.3.1 碳纳米管的力学性能及应用  21-22
    1.3.2 碳纳米管的电学性能及应用  22-23
    1.3.3 碳纳米管的场发射性能及应用  23-24
    1.3.4 碳纳米管储能方面的性能及应用  24-27
      1.3.4.1 碳纳米管在储氢方面的应用  24-26
      1.3.4.2 碳纳米管在储锂方面的应用  26
      1.3.4.3 碳纳米管在电容器方面的应用  26-27
    1.3.5 碳纳米管在复合材料领域的应用  27-28
  1.4 碳纳米管/聚合物复合材料的研究  28-34
    1.4.1 碳纳米管/聚合物复合材料的研究现状  28-29
    1.4.2 碳纳米管/聚合物复合材料的制备  29-31
      1.4.2.1 溶液共混法  29-30
      1.4.2.2 熔融共混法  30
      1.4.2.3 原位聚合法  30-31
      1.4.2.4 其他方法  31
    1.4.3 聚合物基导热复合材料导热性能的研究  31-34
      1.4.3.1 聚合物基导热复合材料的导热机理  32-33
      1.4.3.2 聚合物基导热复合材料导热性能改进的方法  33-34
  1.5 碳纳米管/环氧改性有机硅树脂复合材料的研究背景  34-37
    1.5.1 环氧改性有机硅树脂  34-35
    1.5.2 碳纳米管/石墨填充物  35-36
    1.5.3 碳纳米管/环氧改性有机硅树脂复合材料导热性能的研究  36-37
    1.5.4 碳纳米管/环氧改性有机硅树脂复合材料研究中的问题  37
  1.6 本文研究内容及意义  37-39
第2章碳纳米管/环氧改性有机硅树脂复合材料的制备  39-55
  2.1 MWCNTs的制备及其改性处理  39-51
    2.1.1 催化剂的制备  39
    2.1.2 MWCNTs的制备  39-40
    2.1.3 MWCNTs的改性处理  40-42
      2.1.3.1 混酸纯化处理  41
      2.1.3.2 偶联剂改性处理  41-42
    2.1.4 MWCNTs的表征  42-51
      2.1.4.1 MWCNTs的SEM表征  42-44
      2.1.4.2 MWCNTs的TEM表征  44-45
      2.1.4.3 MWCNTs的Raman光谱表征  45-47
      2.1.4.4 MWCNTs的XRD表征  47-49
      2.1.4.5 MWCNTs的热重分析  49-51
  2.2 MWCNTs/环氧改性有机硅树脂复合材料的制备  51-55
    2.2.1 实验原料及设备  51-52
    2.2.2 纯环氧改性有机硅树脂/固化剂复合材料的制备  52-53
    2.2.3 未改性MWCNTs/环氧改性有机硅树脂复合材料的制备  53-54
    2.2.4 改性处理后MWCNTs/环氧改性有机硅树脂复合材料的制备  54
    2.2.5 样品的表征  54-55
第3章碳纳米管/环氧改性有机硅树脂复合材料导热性能的研究  55-67
  3.1 平板稳态法测量导热系数  55-58
    3.1.1 实验设备  55-56
    3.1.2 实验原理  56-58
  3.2 复合材料的导热系数测量  58-61
    3.2.1 待测样品的准备  58-59
    3.2.2 测量步骤及注意事项  59-60
    3.2.3 测量结果的计算  60-61
  3.3 复合材料的导热系数测量结果及其分析  61-67
    3.3.1 未改性MWCNTs/环氧改性有机硅树脂复合材料的导热系数  61-64
    3.3.2 改性处理后MWCNTs/环氧改性有机硅树脂复合材料的导热系数  64-65
    3.3.3 复合材料导热系数结果分析  65-67
第4章总结与展望  67-69
  4.1 总结  67-68
  4.2 后续工作展望  68-69
参考文献  69-72
硕士期间成果  72-73
致谢  73-74
附件  74

碳纳米管复合材料的制备及其导热性能的研究

内容摘要

全文目录

相似论文