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来自美国的两名研究人员创造了一系列扁平纳米管增强热塑性复合材料，这些材料是作为巴克纸加载的功能而制造的。研究人员加入了Parmax聚合物树脂，以增加和优化这些复合材料的机械强度。
这项研究是生产多功能和轻量化材料的商业愿望的产物，可以纳入广泛的技术和工程应用。亚博网站下载
众所周知，碳纳米管(CNTs)具有许多有益的性能，包括机械、电气和热性能，可用于增强其他材料。亚博网站下载然而，在复合材料中加入碳纳米管并不足以确保这些特性转移到新材料中——这主要是由于一组碳纳米管分子表现出的方向失向。
buckpaper是由碳纳米管聚合而成的薄膜，或称碳纳米管网格纸，其碳碳结合强度是金刚石的两倍。buckpaper还具有高的导热性和导电性以及高的机械强度。
巴克纸通常会遇到与独立的纳米管相同的定向问题。buckpaper的不对称会降低机械强度和热导率，这对复合材料是不理想的。然而，通过模仿珍珠(珍珠母)的“砖瓦和砂浆”结构，研究人员已经开发出一种方法，可以大规模生产含有对齐纳米管的巴克纸复合材料。
研究人员的产品是一种多功能热塑性复合材料，由对齐的巴克纸框架和自增强聚苯树脂聚合物(商业上称为Parmax)组成。研究人员不仅创造了这种复合材料，而且还优化了内部成分，以生产出具有最有利性能的复合材料。
通过对复合材料的机械强度、电学和热学性能、取向、体积分数和纳米管长度的测试，研究人员推断复合材料中buckpaper的最佳含量为60±5 wt%。在此比例下，拉伸强度的杨氏模量分别为1145 MPa和151 GPa。
研究人员生产的复合材料重量轻，机械强度高，性能优于目前许多结构/增强材料。亚博网站下载
该复合材料的高增强性能归因于扁平纳米管与Parmax分子之间的强分子间键。π-π和π- ch相互作用形成了一个强大的网络，促进了良好的弥散和界面应力转移，这是两种有效增强复合材料的机制。
π-CH相互作用是由Parmax作为ch的供体和sp引起的2碳纳米管的侧壁作为共轭结构供体，这是由Parmax分子的轨道距离和方向决定的。
有许多因素促成了这种材料的优异性能。纳米管和Parmax分子之间的最佳比例提供了一个大的接触面积，这为材料提供了一个高的热功率。增加的接触面积出现在制造过程的一个步骤，称为“热压制造过程”。碳纳米管在受热时发生折叠，减小了碳纳米管之间的间距，增加了碳纳米管- parmax界面接触面积。
此外，由于π-堆积相互作用，增强了两种物质之间的界面相互作用，使得复合材料具有较强的界面粘附性。Parmax分子也是刚性的，具有很高的芳香度。有限的柔韧性使得CNT和Parmax分子中的芳香环强烈相互作用，产生π-π分子间的堆积力。
纳米管在基体中的排列也改善了负载转移，从而提高了复合材料的电学和热学性能。这是分子相互作用的最佳组合，提供了该复合材料的多功能特性。
这些组合的生产方法也是可伸缩的。这一点，加上它所展示的多功能特性，使它成为许多应用程序的一个很好的选择。该方法的可伸缩性使这些组合在不久的将来有可能用于商业应用程序。
来源:
李泽，梁泽，buckpaper增强多功能热塑性复合材料的优化，科学报告, 2017,7, 42423年
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