碳化硅催化剂载体分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Guoxiangyun 中国科学院山西煤炭化学研究所 研究员

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碳化硅纳米链及其对复合材料的增强

已有 6431 次阅读 2008-5-15 17:16 |个人分类:科研进展|系统分类:科研笔记

在连续体相材料中添加一些颗粒或纤维,可显著增强材料的性质,这种材料称为复合材料。复合材料的名称出现于20世纪40年代,但是人们认识并应用复合材料的历史要早得多。在我国古代,人们用掺杂麦秸的泥土涂抹墙壁,富裕的人在石灰中添加一些旧棉絮抹墙。现代高层建筑则使用钢筋水泥,飞机上则使用玻璃纤维增强的树脂材料。出现了纳米管和纳米线后,又有了纳米复合材料的概念,即把纳米线或纳米管添加到另一种连续相材料(基体)中。由于纳米线和纳米管很难像碳纤维或玻璃纤维那样进行编织,所以只能将它们尽可能均匀地分散到连续相中。这样的纳米复合材料在外力作用下,纳米线(管)和基体在界面发生相对位移,甚至纳米线从基体中拔出来,从而降低复合材料的性能。因此,作为复合材料增强用的纳米线最好表面有一些分叉,以增强和基体材料间的相互作用。

我们课题组曾制备出了一种周期性的碳化硅纳米链。这种纳米链属于线状的一维材料,它的奇特之处在于线的直径是周期性变化的,因而看起来就像一串串珍珠项链,如图1所示。将这种纳米链作为复合材料增强体,可以预料,当增强体要被拔出时,纳米链上的“珠子”就会卡住,阻止纳米链被拔出,因而可望显著提高复合材料的强度。事实上,也的确如此。当我们把纳米链添加到环氧树脂中时,发现环氧树脂复合材料的强度被显著提高。我们做了三组样品:纯环氧树脂(样品I),光滑碳化硅纳米线/环氧树脂(样品II),碳化硅纳米链/环氧树脂(样品III)。在后两组样品中,纳米链或纳米线的含量都是0.5wt%。通过测量抗拉伸强度发现,添加纳米线可使复合材料强度提高14%,添加纳米链可使复合材料强度提高32%。对复合材料断口的扫描电镜研究发现,样品II的断面有一些被拔出的纳米线,而样品III只发现断了的纳米链头。

相关论文发表于Nanotechnology, 2006,17:2870-2874.

(郭向云2008年5月15日)

1.碳化硅纳米链


2. 抗拉伸性能测试结果


3.纳米线增强复合材料的断面


4.纳米链增强复合材料的断面





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