CNT在聚合物中的定向排列及其复合材料改性研究

	CNT在聚合物中的定向排列及其复合材料改性研究
项目编号	50873047
	戴剑锋
摘要	本课题应用反复机械拉伸法实现了CNT在PMMA、PI和环氧树脂聚合物中的均匀分散并在反复拉伸方向定向排列。利用在毛细管中的流速梯度场和改进的静电纺丝法获得了直径均匀、表面光滑、定向排列的直径为120纳米左右长度达数十米并整齐卷绕的CNT/PMMA复合材料胶丝。获得了CNT高度定向排列的最佳工艺条件及影响参数；研究了CNT改性聚合物复合材料的力学性质和电学性质。发现了CNT改性聚合物复合材料电导率在CNT定向排列方向及垂直于其排列方向完全不同的电导率低突增效应，建立了CNT增强纳米复合材料中的渗流理论，利用有效介质理论进行了模拟，得到了与实验结果一致的结论。研究了单个CNT、CNT阵列及CNT管束阵列的栅极冷阴极结构的场发射特性，得到了这些结构获得最佳场发射性能的参数。对CNT改性有机薄膜太阳能电池提高激子迁移率和光的转换效率进行了研究。制备了CNT增强镁基、铝基和铜基复合材料并研究其力学和摩擦学性能。受资助期间发表该研究的学术论文32篇，其中SCI和EI收录24篇，获得授权国家发明专利4项，获得甘肃省科技进步三等奖一次，参加学术会议6次，培养博士生2名和硕士生19名。完成了各项任务。【英文摘要】Thecarbonnanotubes(CNT)reinforcednanocompositesCNT/PMMA,CNT/PIandCNT/epoxyresinwerepreparedbyrepeatedstretchingthesemidriedmatrixmethod.TheCNTsdisperseduniformly,andwellalignedalongthestretchingdirectioninthenanocomposites.TheCNT/PMMAsilkwithadiameterof120nm,lengthoftensofmeter,CNTalignedalongtheaxialdirectionandcoilinginadramhavebeenSynthesisedbyusingimprovedelectrospinningmethod.AsetofoptimumprocessparameterstoachievethealignmentofCNTinthecompositeshavebeenexperimented.ThemechanicalpropertiesandelectricpropertiesoftheCNTmodifiednanocompositeshavebeenstudied.ThepercolationeffectonorientatedCNTs/Polymercompositeshavebeendiscoved.Basedontheexperimentalparametersandprocessvariables,thestructureandpropertyofmodifiedpolymerwassimulatedbyeffectivemediatheoryandthesimulatedresultswereagreedwiththeexperimentalresults.ThefieldemissionpropertesofsingleCNT,CNTarrayandCNTbundlearraywithnormalgatedandcoldcathodestructurehavebeenstudied.Asetofoptimumprocessparameterstoachievegoodfieldemissionperformancehavebeenworkedout.Toincreasethemobilityofexitonsandtoenhancephotoelectricconversionefficiencyoforganicfilmsolarcell,theCNThavebeenintroducedtotheorganicfilm.TheCNTreinforcedMg,Al,andCubasedmetalcompositeshavebeenpreparedandtheirmechanicalpropertiesandtribologicalbehaviorhavebeenstudied.Duetothenationalnaturalsciencefundsupporting,ourresearchinggrouppublished32papersand24papershavebeencitedbySCIandEI.Ourresearchinggroupgotthenationalinventionpatentlicense4items.WewonthethirdprizeofscientificandtechnologicalprogressintheGansuprovince.Wetrained19postgraduatesand2doctoralstudents. 【结题摘要】本课题应用反复机械拉伸法实现了CNT在PMMA、PI和环氧树脂聚合物中的均匀分散并在反复拉伸方向定向排列。利用在毛细管中的流速梯度场和改进的静电纺丝法获得了直径均匀、表面光滑、定向排列的直径为120纳米左右长度达数十米并整齐卷绕的CNT/PMMA复合材料胶丝。获得了CNT高度定向排列的最佳工艺条件及影响参数；研究了CNT改性聚合物复合材料的力学性质和电学性质。发现了CNT改性聚合物复合材料电导率在CNT定向排列方向及垂直于其排列方向完全不同的电导率低突增效应，建立了CNT增强纳米复合材料中的渗流理论，利用有效介质理论进行了模拟，得到了与实验结果一致的结论。研究了单个CNT、CNT阵列及CNT管束阵列的栅极冷阴极结构的场发射特性，得到了这些结构获得最佳场发射性能的参数。对CNT改性有机薄膜太阳能电池提高激子迁移率和光的转换效率进行了研究。制备了CNT增强镁基、铝基和铜基复合材料并研究其力学和摩擦学性能。受资助期间发表该研究的学术论文32篇，其中SCI和EI收录24篇，获得授权国家发明专利4项，获得甘肃省科技进步三等奖一次，参加学术会议6次，培养博士生2名和硕士生19名。完成了各项任务。
项目类别	面上项目
项目来源	国家自然科学基金
	2009
结束日期	2011-12-31
学科门类	1003 - 有机高分子材料 ; 10 - 材料科学
主持机构	兰州理工大学
项目经费	350000.0
国家	CN
语种	中文
文献类型	项目
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/64968
专题	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	戴剑锋.CNT在聚合物中的定向排列及其复合材料改性研究.2009.