基于代表性体积单元法的碳纳米管增强复合材料的力学性能预报文献综述

 2021-12-30 08:12

全文总字数:5106字

文献综述

文 献 综 述碳纳米管自从1991年被日本的Ijima被发现以来[1],一直受到人们的关注。

碳纳米管由单层或多层石墨碳网片按一定螺旋角卷曲而成,其直径一般为纳米量级,而长度可达数微米[2.3]。

根据管壁中碳原子层的数目不同,可将碳纳米管分为单壁碳纳米管( Single- Walled Carbon Nanotubes,SWCNT) 和多壁碳纳米管( Multi-Walled Carbon Nanotubes,MWCNT) 。

碳纳米管的弹性模量可达 1. 0TPa,其强度约为钢的 100 倍,密度却只有钢的 1 /6[4]。

与传统的碳纤维等增强材料相比,碳纳米管具有独特的力学、电学和热学等性能,是复合材料理想的增强体。

对于某些新型智能材料(如形状记忆材料、传感器、压电材料等)来说,它们具备特殊的力学性能,能实现独特的力学行为,但往往综合力学性能如刚度、强度等较差。

在这些材料中添加适量的碳纳米管复合材料能够有效地提升其力学性能。

目前碳纳米管在增强金属基复合材料方向的研究结果较为分散, 已有的研究表明, 碳纳米管在制备超强力学性能的复合材料以及研究开发新一代复合材料等领域发挥了很大的作用, 同时也大幅度提高了金属的耐磨性能、陶瓷的韧性及聚合物的力学性能。

然而大多数金属基复合材料在提高力学性能方面的进展不大, 这可能是制备的复合材料中碳纳米管与金属之间界面结合强度较低所致, 同时也可能与碳纳米管的尺寸、纯度、添加复合工艺等有关 。

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