镀镍碳纳米管／PPESK复合材料的制备及微波吸收性能

采用化学镀工艺在多壁碳纳米管表面包覆镍-磷合金,并将其与杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)混合制备吸波复合材料。通过扫描电镜、能量散射光谱对镀镍碳管的形貌和成分进行分析,反射率测试系统对复合材料在8 GHz~18 GHz频段的微波吸收特性进行表征。结果表明,在镀镍过程中使用超声振荡有利于得到均匀的镀层。当吸波样品平均厚度为0.97 mm,碳管含量为5 phr时,镀镍碳管/PPESK复合材料的最大吸收峰在10.9 GHz(RL=-27.5 dB),RL<-10 dB的频宽为4.0 GHz。随着填料含量增加,吸收峰往低频方向移动。     

化学镀镍碳纳米管的微波吸收性能研究

采用化学镀的方法对碳纳米管进行表面镀镍,TEM观察证实了碳纳米管上已镀覆了镍层,镀层厚度约8～15nm.采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了样品在2～18GHz频率范围内的复介电常数(ε=ε′-jε″)和复磁导率(μ=μ′-jμ″).用吸收屏理论公式计算其反射损耗(R.L.)、匹配厚度(dm)及匹配频率(fm).结果表明,随着匹配厚度的增大,化学镀镍碳纳米管的吸收峰没有发生移动,当匹配厚度dm=0.2mm时,样品最低反射损耗达-11.40dB,对应的匹配频率fm=15.6GHz,而且在整个电磁波频率测试范围内,反射损耗值均＜-10.5dB,能够作为一种理想的电、磁损耗型吸波材料.     

碳纳米管化学镀镍及镍层形貌控制研究

利用胶体钯溶液对碳纳米管(CNTs)进行活化处理,再采用化学镀的方法在碳纳米管表面沉积金属镍镀层,得到镀镍碳纳米管(Ni/CNTs)。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和分光光度法对Ni/CNTs和镀液进行表征,分析了镍镀层形成的热力学条件与过程。结果表明:CNTs化学镀镍层为非晶态；CNTs浓度及反应温度对Ni²⁺沉积速率无明显影响；NaOH和NaH₂PO₂浓度与Ni²⁺沉积速率呈线性关系；镍镀层生长符合球形融合模型,通过改变CNTs浓度,可对镀层形貌进行有效调控。     

航空用磁性胶粘剂的性能研究

首先对原始碳纳米管(CNTs)进行了纯化处理,再采用化学镀的方法制备了镀镍碳纳米管(Ni/CNTs),并采用溶液共混法制备镀镍碳纳米管/聚丙烯酸酯磁性压敏胶(Ni/CNTs/PSA)。扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)显示CNTs表面镀上了一层均匀紧凑的金属镍,镍层厚度约为50nm。SEM显示Ni/CNTs均匀地分散在聚丙烯酸酯(PSA)中。Ni/CNTs/PSA的饱和磁化强度(Ms)随着Ni/CNTs含量的增加而增大,Ni/CNTs/PSA的180°剥离强度随着Ni/CNTs含量的增加逐渐下降,剪切强度先上升后下降。当Ni/CNTs的含量为3.0%(体积分数)时,磁性压敏胶综合性能最佳。     

超声喷雾化学镀法制备镀Ni碳纳米管及其微波吸收性能

将碳纳米管（CNTs）经过酸化、敏化和活化处理后,采用超声喷雾化学镀的方法来制备镀Ni碳纳米管（Ni-CNTs）。采用TEM、EDS和拉曼光谱进行表征。结果表明,采用超声喷雾化学镀可实现Ni层在CNTs表面均匀连续的镀覆,并且改善了CNTs的分散性,有利于其在复合材料领域的应用。不同形貌的Ni-CNTs的吸波性能有明显差异。对于镀层相对较薄的Ni-CNTs试样,其反射损耗峰值为-17.12 dB,出现在9.36 GHz处;吸波频带宽度为5.28 GHz（R<-5 dB）和2 GHz（R<-10 dB）,这样的趋势有利于制造宽频复合吸波材料。     

碳纳米管/镍铁氧体涂层的吸波性能及吸波机理

采用柠檬酸络合物形成的溶胶凝胶制备了镍铁氧体,并将所得镍铁氧体与碳纳米管混合均匀,得到不同碳纳米管质量分数的复合材料。采用微波矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数,根据电磁参数研究了1mm厚涂层在2~18GHz频段的微波反射率。结果表明:复合材料的吸波性能明显优于单纯的镍铁氧体材料,而且复合材料中碳纳米管含量对吸波性能有明显的影响。对于厚度为1mm的薄涂层,当碳纳米管的质量分数为20%时,涂层具有最优的吸波性能,最大吸收峰值达-14.02dB,小于-10dB的有效带宽达3GHz;然后通过电损耗功率密度分析了复合材料的微波吸收机理,并给出了厚度为1mm的薄涂层,当其中的碳纳米管含量为20%时,吸波效果最佳的理论解释。     

膨胀石墨基纳米镍、铁、钴化学镀制备复合吸波材料

为了获得薄、轻、宽、强等性能理想的吸波材料,采用化学镀的方法在膨胀石墨表面镀覆纳米镍、镍钴、镍铁钴,制备了复合吸波材料.SEM和EDs分析证实,膨胀石墨表面镍层、镍钴层、镍铁钴层的镀覆厚度约为70～150 nm.采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了复合吸波材料在2～18 GHz内的复介电常数(ε=ε'-jε")和复磁导率(μ=μ'-jμ").用吸收屏理论公式计算了反射率损耗(R.L)、匹配频段(fm)及匹配厚度(dm).结果表明,当dm=0.3 mm时,镀覆镍铁钴层的复合吸波材料最低的反射损耗达-28 dB,对应的fm=13.5 GHz,R>L<-10 dB时频宽达7.5 GHz.本法制备的复合吸波材料符合"轻、薄、宽、强"的现代要求.     

镀镍碳纳米管的微波吸收性能研究

用竖式炉流动法制备了碳纳米管,碳纳米管的外径40nm～70nm,内径7nm～10nm,长度50μm～1000μm,呈直线型,用化学镀法在碳纳米管表面镀上了一层均匀的金属镍。碳纳米管吸波涂层在厚度为0.97mm时,在8GHz～18GHz,最大吸收峰在11.4GHz(R=-22.89dB),R<-10dB的频宽为3.0Hz,R<-5dB的频宽为4.7GHz。镀镍碳纳米管吸波涂层在相同厚度下,最大吸收峰在14GHz(R=-11.85dB),R<-10dB的频宽为2.23Hz,R<-5dB的频宽为4.6GHz。碳纳米管表面镀镍后虽然吸收峰值变小,但吸收峰有宽化的趋势,这种趋势对提高材料的吸波性能是有利的。碳纳米管作为偶极子在电磁场的作用下,会产生耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而雷达波能量被转换为其它形式的能量。     

碳纳米管化学镀Ni-Co-P三元合金

为得到电磁性能优良的碳纳米管,采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀镍-钴-磷三元合金.利用透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)、振动样品磁强计(VSM)对施镀后的碳纳米管进行表征,发现所得镀层完整、均匀,为软磁材料.碳纳米管化学镀Ni-Co-P三元合金的电磁参数研究表明,其吸波机理主要为磁损耗.     

化学镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料电磁屏蔽性能

采用化学镀方法对碳纤维进行表面镀镍, 采用SEM、 EDX、 XRD分析了镀镍碳纤维的微观形貌、 镀层成分和镀层结构, 通过电阻测试研究了镀镍碳纤维的导电性。将体积分数为2.5%、 5%、 7.5%、 10%的镀镍碳纤维作为导电填料制备镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料, 并用屏蔽室法测试了不同频段复合材料的屏蔽效能。结果表明: 碳纤维化学镀镍后, 表面形成了一层均匀的复合镀层, 镀层中镍的质量分数高达94%, 镀镍碳纤维的电阻值仅为碳纤维原丝的1/54。镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽能力较碳纤维原丝有所提高。复合材料的屏蔽效能随镀镍碳纤维添加量的增加而升高。在低频频段(kHz频段), 复合材料的屏蔽能力主要决定于材料的本征参数, 不同镀镍碳纤维含量的镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的屏蔽能力相差不大; 在中高频频段(MHz、 GHz频段), 镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料屏蔽效能主要决定于材料的电阻率。     

涂层与镀层复合雷达波吸收性能研究

以纳米铁酸镍钴铁氧体复合Co粉、羰基铁粉等为吸收剂,并采用化学镀层和涂层方法,进行了单层、双层和三层沣涂层的吸波性能实验研究.结果表明:双层复合涂层的吸波性能较单层涂层在低频段有较大的提高;三层复合涂层的吸波性能优于双层复合涂层,三层复合涂层反射率小于-5dB的频宽为4.5～18GHz,较双层涂层提高5.4GHz.其中,镀镍层对提高吸波性能作用明显.     

Influence of metal nanoparticle decorated CNTs on polyurethane based electro active shape memory nanocomposite actuators

Polymer nanocomposites based on thermoplastic polyurethane (PU) elastomer and metal nanoparticle (Ag and Cu) decorated multiwall carbon nanotubes (M-CNTs) were prepared through melt mixing process and investigated for its mechanical, dynamic mechanical and electro active shape memory properties. Structural characterization and morphological characterization of the PU nanocomposites were done using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Morphological characterization revealed better dispersion of M-CNTs in the polyurethane, which is attributed to the improved interaction between the M-CNTs and polyurethane. Loading of the metal nanoparticle coated carbon nanotubes resulted in the significant improvement on the mechanical properties such as tensile strength of the PU composites in comparison to the pristine carbon nanotubes (P-CNTs). Dynamic mechanical analysis showed that the glass transition temperature (Tg) of the polyurethane increases slightly with increasing loading of both pristine and metal nanoparticle functionalized carbon nanotubes. The metal nanoparticles decorated carbon nanotubes also showed significant improvement in the thermal and electrical conductivity of the PU/M-CNTs nanocomposites. Shape memory studies of the PU/M-CNTs nanocomposites exhibit remarkable recoverability of its shape at lower applied dc voltages.     

铜/碳纳米管复合材料的制备与表征

报道了在多壁碳纳米管(MWNTS)表面修饰聚丙烯酸(分子量为 500~1000)作为亲水层,改善纳米管在水溶液中的溶解性,减少碳管自身团聚,顺利实现碳纳米管表面化学镀铜。同时也考察了温度、时间、搅拌速度等因素对镀层的影响,确定中性条件在碳纳米管表面镀铜的最佳条件。     

施镀时间和浓度对碳纳米管镀Ni层厚度的影响

为降低碳纳米管的表面活化能, 改善碳纳米管与金属基体的相容性, 采用化学镀的方法, 在碳纳米管表面镀覆一层金属Ni。研究了施镀时间和镀液浓度对碳纳米管表面镀Ni层厚度的影响。结果表明: 随着施镀时间延长, Ni沉积颗粒变大导致镀Ni层变厚; 镀液浓度增加, 碳纳米管表面沉积的Ni颗粒增多, 镀Ni层逐渐致密。本实验工艺条件下, 镀液浓度为0.08 mol/L, 反应时间为30 min时, 可以在碳纳米管表面镀覆一层界面结合良好且致密的Ni层, 其厚度约为10 nm。热处理能有效缓解镀Ni层应力, 改善界面结合。     

双层结构型吸波复合材料的制备与吸波性能研究

依据传输线理论和阻抗匹配原则,设计并制备了一种以磁性金属微粉为面层、多壁碳纳米管为底层、玻璃纤维布为环氧树脂基体增强体的低频段双层结构型吸波复合材料。采用透射电镜和扫描电镜对多壁碳纳米管和磁性金属微粉的微观形貌进行了表征,采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了材料在2～18GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,采用弓形法测试了复合材料在2～8GHz扫频范围内的反射率特性。研究表明,该双层结构型吸波复合材料在低频S波段具有良好的吸波效果,当其匹配厚度为dm=4.0mm时,最大吸收峰在3.08GHz时达到-17dB,反射率小于-10dB的频宽为1.82GHz。     

Interfacial stress transfer of fiber pullout for carbon nanotubes with a composite coating

An analytical approach has been established to evaluate the interfacial stress transfer characteristics of single- and multi-walled carbon nanotubes (CNTs) with composite coatings by means of fiber pullout model. According to the present model, the effects of several parameters such as coating thickness, layer numbers and dimension of CNTs on interfacial stress transfers were investigated and analyzed. The results suggested that the maximum interfacial shear stress occurred at the pullout end of CNTs and decreased with increasing coating thickness as well as CNT wall thickness (layer numbers). Moreover, the distribution of the interfacial shear and coating axial stress along the CNT length was found to be largely affected by the friction coefficient in the interface between the CNT and the coating layer.     

Hybrid carbon nanotube–carbon fiber composites with improved in-plane mechanical properties

In this study carbon nanotubes (CNTs) were grown on carbon fibers to enhance the in-plane and out-of-plane properties of fiber reinforced polymer composites (FRPs). A relatively low temperature synthesis technique was utilized to directly grow CNTs over the carbon fibers. Several composites based on carbon fibers with different surface treatments (e.g. growing CNTs with different lengths and distribution patterns and coating the fibers with a thermal barrier coating (TBC) layer) were fabricated and characterized via on- and off-axis tensile tests. The on-axis tensile strength and ductility of the hybrid FRPs were improved by 11% and 35%, respectively, due to the presence of the TBC and the surface grown CNTs. This configuration also exhibited 16% improvement on the off-axis stiffness. Results suggest that certain CNT growth patterns and lengths are more pertinent than the other surface treatments to achieve superior mechanical properties.