PMMA定向碳纳米管复合材料导电与导热性能的研究

!!!!!"! " !!!!!" ! " 研究简报 !!!!!!!收稿日期!!""!#"##$%" 收修改稿日期!!""!#&’#&!" 国家自然科学基金资助项目($%&$&))*&*&+" #通讯联系人" ’#()*+!,-./01-23.-,456-/07.849:84;/ 第一作者!徐化明#男$** 岁<硕士研究生%研究方向!碳纳米管& 碳纳米管于 $==$ 年被发现 >$?$管径大小为纳米 级$其管壁结构类似石墨$导电性好$比面积大$具 有优异的力学$电学$热学性能& 由于其具有独特的性能$ 碳纳米管的应用研究 一直是科学家们关注的焦点$ 其中碳纳米管复合材 料研究被认为是最有前景的领域之一& 诸多研究表 明$碳纳米管的加入可以提高基体的力学>*<)?$电学>’@%? 及热学>A,$&?性能& 但选用非定向碳纳米管作为增强体时$ 由于碳 纳米管的易团聚性$ 会造成在基体中碳纳米管分布 不均匀$从而影响复合材料的最终性能&例如非定向 碳纳米管B聚合物复合材料的电导率一般仅在 $&C* D’;3C$@$"C) D(;3C$量级>’@%?& 本文采用定向碳纳米管 阵列为复合材料骨架$将 EEF 单体(甲基丙烯酸甲 酯+在定向碳纳米管阵列中原位聚合$以得到碳纳米 管在基体中均匀分散的 GEEFB碳纳米管复合材料$ 并对该种材料的导电和导热性能进行了研究& ! 实验部分 !"! 定向碳纳米管的制备 采用浮动裂解催化法在石英衬底上制备定向碳 纳米管阵列)F,-0/9: H.IJ6/ K./658J9L< FHKML* >##?$ 制备装置如图 #所示+实验中采用二甲苯为碳源$二 茂铁为催化剂$ 并将二茂铁溶解于二甲苯中作为反 #$$%&定向碳纳米管复合材料导电与导热性能的研究 徐化明 李 聃 梁 吉# !清华大学机械工程系!北京 #&&&A’" 关键词! 定向碳纳米管% GEEF% 复合材料% 电导率% 导热系数 中国分类号! NO$)4%$ 文献标识码! F 文章编号! $""$#’AO$#(*""!+"=#$)!)#"’ !"#$% &’ ()*+",-+.) .’/ 01*,2.) 3,&4*,"-*5 &6 3789:9)-;’*/ <.,=&’ >.’&"#=*5 <&24&5-"*5 PQ R8.#E-/0 ST U./ STFKV W-# !"#$%&’(#)’ *+ ,#-.%)/-%0 1)2/)##&/)23 45/)2.6% 7)/8#&5/’93 :#/;/)2 $&&&A’< 9=5",.+"? E957X, E957.;IX,.59(EEF+ 7.L J99/ Y-,,9: -/ 579 .Z9I58I9L 6Y .,-0/9: ;.IJ6/ /./658J9L(FHKML+4 M79/ GEEFBFHKML ;63Z6L-59L 7.[9 J99/ LX/579L-\9: JX /)#5/’6 Z6,X39I-\.5-6/4 M79 D]E I9L8,5L L76^ 57.5 ;.IJ6/ /./658J9L .I9 ^9,, :-LZ9IL9: ./: :-I9;5-6/.,,X .II./09: -/ 579 ;63Z6L-59L4 M79 9,9;5I-;., ;6/:8;5-[-5-9L 6Y 579 Z.I.,,9, :-I9;5-6/ (Z.I.,,9, ^-57 FHKML+ ./: Z9IZ9/:-;8,.I :-I9;5-6/ (Z9IZ9/:-;8,.I ^-57 FHKML+ 6Y ;63Z6L-59L ^9I9 I9LZ9;5-[9,X 59L59: 56 J9 #! D(;3C# ./: ’ D(;3C#< L6 579 ;63Z6L-59L ^9I9 ;6/:8;5-[-5X ./-L65I6Z-;4 H63Z.I9: ^-57 GEEF< 579 579I3., L5.J,9 593Z9I.58I9 6Y ;63Z6L-59L -/ .-I ^.L -3ZI6[9: JX #&& -<./: 579 579I3., ;6/# :8;5-[-5X 6Y ;63Z6L-59L ^.L #)4O’ 5-39L 6Y GEEF4 @*% A&,/5B .,-0/9: ;.IJ6/ /./658J9_ GEEF_ ;63Z6L-59_ 9,9;5I-;., ;6/:8;5-[-5X_ 579I3., ;6/:8;5-[-5X !第 = 期 !""! 年 = 月 .%+&*# $%&= D9Z&/ !""! !!无 机 化 学 学 报 012$’3’ 4567$89 5: 2$57;8$20 01’<23=7> 第 !" 卷无 机 化 学 学 报 应溶液!浓度为 #$#! %"&’("# 实验过程中!反应温度 为 )##*+## ! ! 通入的氩气及氢气流量分别为 ! ### ,&-".(" 和 -## ,&-".("! 反应溶液进给量为 #$/ &’"&01("#图 !为制备的定向碳纳米管样品的扫 描电镜图像# 所制得的定向碳纳米管的管径分布为 -#*+# 1&!长度为 2 &&# !"# $%%&’&()*+复合材料的制备 采用甲基丙烯酸甲酯34456和定向碳纳米管作 为原料进行原位聚合# 首先! 把甲基丙烯酸甲酯 和 #$! 789的引发剂 5:;<3偶氮二异丁晴=混合进行 预聚反应!采用水浴加热!反应温度控制在 -2-*-2+ >!时间 "#*"! &01# 把厚度为 2 && 的定向碳纳米 管放入预聚产物中进行充分浸润! 然后把含有定向 碳纳米管的预聚产物放入保温炉中!从 /# !开始历 时 !/ ? 缓慢升温至 "## !!最后制得聚甲基丙烯酸 甲酯@定向碳纳米管AB445@5C分析

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