碳納米材料,包括一維結(jié)構(gòu)的碳納米管(CNTs)和二維結(jié)構(gòu)的石墨烯(GP),具有高彈性模量,高抗拉強(qiáng)度,優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能等,因此它們被視為理想的增強(qiáng)體材料之一。然而,由于碳納米材料自身因范德華力極易團(tuán)聚,且與銅(Cu)基體的相容性和潤濕性差使其界面結(jié)合不牢固等問題,導(dǎo)致其增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料的強(qiáng)化效果不明顯。鑒于此,本文以碳納米材料增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分散性、界面結(jié)合為出發(fā)點(diǎn),開展碳納米材料增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)以具有一定方向性的CNTs薄膜為基板,在其表面進(jìn)行電沉積Cu,從而制備出Cu/CNT/Cu結(jié)構(gòu)的層狀復(fù)合材料。研究制備工藝,包括:電鍍液、電流密度、沉積電量、CNTs薄膜表面預(yù)處理等手段,對(duì)復(fù)合材料電學(xué)性能的影響。當(dāng)采用氧化處理的CNTs在BAPB電鍍液中電流密度為1mA·cm~(-2)、沉積電量為50C·cm~(-2)時(shí),制備的CNTs/Cu復(fù)合材料的電學(xué)性能最好,其導(dǎo)電率達(dá)到4.09×10~5S·cm~(-1),載流量達(dá)到1.54×10~4A·cm~(-2)。(2)采用電沉積法和放電等離子燒結(jié)(SPS)相結(jié)合制備出層狀(CNTs-Cu)/Cu復(fù)合材料,研究電流密度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。當(dāng)電流密度為1A·dm~(-2)時(shí),復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度相比與純Cu分別提高了146%和36%,斷裂延伸率超過20%。(3)以網(wǎng)絡(luò)狀的CNT-還原氧化石墨烯(RGO)混合結(jié)構(gòu)為增強(qiáng)體,采用粉末冶金法制備CNT-RGO/Cu復(fù)合材料,研究不同比例、成分的CNT-RGO混合結(jié)構(gòu)對(duì)Cu基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的CNT-RGO混合結(jié)構(gòu)能夠有效提高碳納米材料在Cu基中的強(qiáng)化效率,通過強(qiáng)化機(jī)制分析,表明強(qiáng)化效率的提高主要來源與載荷轉(zhuǎn)移作用。一方面在混合結(jié)構(gòu)中其分散性得到優(yōu)化;另一方面在CNT-RGO結(jié)構(gòu)中載荷不僅能從界面處得到傳遞,而且能在CNT-RGO內(nèi)部得到有效傳遞。(4)采用納米Cu粉與不同表面狀態(tài)的CNTs超聲分散并結(jié)合SPS制備出CNTs/Cu復(fù)合材料,研究CNT/Cu界面結(jié)構(gòu)對(duì)材料力學(xué)性能的影響。對(duì)CNTs表面進(jìn)行預(yù)處理能夠有效增強(qiáng)CNT/Cu界面結(jié)合強(qiáng)度,界面過渡區(qū)、界面氧原子、原位生成的碳化物均能有效的改善Cu與CNTs之間的界面結(jié)合,從而提高復(fù)合材料的強(qiáng)度。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

圖 1.1 碳納米管(CNTs)結(jié)構(gòu)示意圖：(a)SWCNT；(b)MWCNT。Fig.1.1 Schematic illustration of CNTs: (a)SWCNT；(b)MWCNT.s 石墨薄片卷曲的層數(shù)，CNTs 可以分為單壁 CNTs()[8]，如圖 1.1 所示。SWCNTs 是由單層的石墨薄片卷曲而

陷示意圖：(a)單原子空位；(b)雙原子空位；(c)單原子空位缺陷結(jié)空位缺陷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。matic illustration of atomic vacancy defect: (a) single atom vacancy; (b)of single atom vacancy defects; (d) structural transformation of diatomic

缺陷示意圖：(a)單原子空位；(b)雙原子空位；(c)單原子空位缺陷結(jié)構(gòu)空位缺陷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。hematic illustration of atomic vacancy defect: (a) single atom vacancy; (b); (n of single atom vacancy defects; (d) structural transformation of diatomic v為多元環(huán)缺陷。拓?fù)淙毕輨t是指在 CNTs 管壁六邊形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)環(huán)，這兩種缺陷能夠分別引起 CNTs 管壁的正彎曲和負(fù)彎曲（如布能夠決定 CNTs 的形狀。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 陳佳;雷憶三;榮偉;賈豐溥;蘇青林;;石墨烯的制備技術(shù)研究進(jìn)展[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2014年06期

2 匡達(dá);胡文彬;;石墨烯復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2013年03期

3 張靜;溫曉南;宋啟軍;金赫華;李紅波;李清文;;碳納米管透明導(dǎo)電薄膜制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年05期

4 朱華;;碳納米管的制備方法研究進(jìn)展[J];江蘇陶瓷;2008年04期

本文編號(hào)：2816672