碳纳米管及连续碳纤维增强复合材料研究进展

文章综述了近年来碳纳米管及连续碳纤维增强复合材料在工程应用、材料体系、表面改性等方面的研究进展,并对碳纳米管和连续碳纤维共同增强复合材料在航天工程领域的应用进行了展望。     

CuO/CNTs复合催化剂的制备及对FOX-12热分解的催化性能

以醋酸铜和碳纳米管为原料,采用溶胶浸渍法在常压低温(100℃)下制备出CuO/CNTs复合催化剂,采用XRD、TEM、ICP等对催化剂进行表征,并用DSC研究催化剂对FOX-12热分解特性的影响。TEM结果表明,纳米CuO以8~10 nm的椭球形粒子和宽度为5 nm、长度为50 nm的棒状粒子2种形态附着在碳纳米管表面。催化剂使FOX-12分解峰温降低、放热量增加、表观活化能降低,表现出良好的催化性能。当FOX-12与催化剂以质量比5:1混合时,FOX-12热分解峰温降低了20.3℃,ΔH增加了332 J/g。     

碳纳米管阵列推力器放电特性的数值模拟研究

基于直接蒙特卡洛(DSMC)算法、浸入式有限元算法(IFE)、粒子云及蒙特卡洛碰撞(PIC-MCC)算法以及Ammosov-Delone-Krainov(ADK)隧穿电离模型建立了碳纳米管阵列推力器工质气体和CNT场电离过程的三维仿真模型。利用文献中的实验数据对本文仿真模型的有效性进行了验证,结果表明本文仿真模型与实验结果基本一致。针对碳纳米管阵列推力器的放电特性进行了研究,并重点分析了离子与原子碰撞过程对碳纳米管阵列推力器放电特性的影响。结果表明CNT可以极大地增强局部电场,稳态时场增强因子约为1308;与原子的碰撞使得离子在CNT附近更加集中,降低了局部电场,进而降低了其场增强能力。     

纳米材料在复合材料中的发展机遇

纳米材料发展的推动力主要来自于对具有高强度和高耐久性材料的需求,例如:运动器材、航空和防御领域。碳纳米管的刚性为钢材的100倍,密度比铝低数倍,非常适用于那些对性能要求较高的领域。纳米材料在复合材料工业中的发展动态为以下3个方向:降低纳米材料价格;纳米材料在高性能复合材料中得到认可;政府支持和研发基础。     

改善燃料电池性能的碳纳米管催化剂

由于较高的成本和诸多性能限制，燃料电池动力无人机仅被应用于军用领域．但一种新型催化剂技术将改变这一状况。     

砷化镓太阳电池表面高透光率吸波材料结构设计与性能研究

文章以卫星砷化镓太阳电池阵在X波段雷达波下的隐身性为研究背景,针对电池阵高透光率与其对电磁波高吸收率的兼容要求,选择碳纳米管薄膜材料建立人工亚波长吸波结构,通过调整其亚波长结构参数及碳纳米管薄膜材料的费米能级等参数,拓展吸波带宽。同时研究发现,在砷化镓太阳电池表面构建双层十字微结构,相比单层结构,材料的吸收带宽更宽,吸波体在8.2～10.3 GHz频率范围内反射率小于-10 dB,相对带宽达到23%。     

碳纳米管增强层合板胶接接头力学性能

为了增强碳纤维复合材料层合板单搭接胶接接头的力学性能,试验研究了将CNTs分散到胶粘剂中对提升胶接接头力学性能的影响。试验过程中设置了CNTs的4种不同的质量分数,分别为0%、1.5%、2.0%、2.5%,之后对不同质量分数的CNTs胶粘剂的胶接接头进行单向拉伸试验和三点弯曲试验。试验结果表明,对于受到单向拉伸载荷的试件,当CNTs的质量分数为2.0%时,接头的失效载荷最大,与CNTs的质量分数为0%时相比,接头的失效载荷提升了84.74%;对于受到三点弯曲载荷的试件,当CNTs的质量分数为2.0%时,接头的失效载荷最大,与CNTs的质量分数为0%时相比,接头的失效载荷提升了55.86%。由此表明,胶粘剂中加入碳纳米管(CNTs),不仅可提升胶粘剂的拉剪强度,而且增强了胶粘剂与接头表面的粘接性。     

碳纳米管混杂环氧树脂/T700复合材料的力学性能

为了在现有原材料体系的基础上提高由树脂基体主导的复合材料力学性能,将碳纳米管与环氧树脂混合制备纳米复合树脂基体,再与T700炭纤维增强体复合,经模压成型碳纳米管混杂多尺度复合材料.实验中,采用超声工艺使碳纳米管分散于环氧树脂中,毛细管实验和金相显微镜分析结果表明,在20 kHz和30 min时,碳纳米管分散均匀,纳米复...     

粉末冶金制备碳纳米管增强金属基复合材料：进展和挑战

自20世纪90年代以来,碳纳米管增强金属基复合材料的研究备受关注,但尚未转化为商业应用。迄今,粉末冶金已成为制备该类金属基复合材料的主要工艺。结合碳纳米管表面涂层或原位自生碳纳米管,利用球磨、挤压、轧制或大塑性变形等工艺,可明显改善碳纳米管在基体中的分散和界面结合。目前已经可以制备0.5%～7.5%碳纳米管（体积分数）的高性能金属基复合材料。总结了碳纳米管增强金属基复合材料在制备工艺、组织和性能方面的研究进展,探讨了其潜在应用、挑战和未来方向。     

碳纳米材料辐射效应研究现状

碳纳米管（CNTs）和石墨烯是碳纳米材料中新兴的两种类型,因其优异的电学、热学、机械等性能,是目前航天工程中具有很大应用前景的材料.在复杂的空间环境中,辐射效应对材料的结构和性能具有重要影响,是决定其稳定性和适应性的关键因素之一.本文对碳纳米管和石墨烯材料的电子、离子等辐射效应研究现状进行了讨论分析,对辐射过程中缺陷的产生和类型、辐射在材料制备以及功能化改性修饰方面的应用、辐射对器件性能的影响以及空间适应性进行了分析,简述了以碳纳米材料为基础的复合材料的辐射效应以及辐射缺陷对材料性能影响的作用机制,提出了目前碳纳米管和石墨烯辐射效应研究中仍需要开展的工作,并对其在空间科学中的应用进行了展望.