碳纳米管复合材料宏观性能评估方法

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

目前碳纳米管复合材料的制备过程影响因素复杂，制备结果不确定性大。针对此难题，本成果建立了一种碳纳米管复合材料宏观性能的评估标准，将碳纳米管界面空间填充程度与复合材料的宏观性能联系起来，实现最终复合材料性能的评估和预测。

本成果基于碳纳米管微观形貌表征和电镜分形维数计算，研发了一种碳纳米管界面的数量和均匀度（即界面空间填充程度）评估方法，首先，实现碳纳米管分形界面空间填充程度的定量化表征。其次，基于该定量化表征方法阐明碳纳米管界面空间填充程度与聚合物基复合材料性能间的关系。结果表明，复合材料的电导率和机械强度分别随界面空间填充程度的增大呈指数和线性增加。这种对应关系建立起了界面空间填充程度和碳纳米管复合材料宏观性能间的直接联系，且该联系与生产过程中采用的碳纳米管分散方法、碳纳米管浓度、碳纳米管类型以及复合基体无关。本成果普遍适用于碳纳米管复合材料的宏观性能评估，也可推广至各类纳米填充复合材料，对于指导纳米填充复合材料的制备具有十分重要意义。