类金刚石薄膜/碳纳米管阵列复合材料的制备及其抗冲击性能研究

发布时间：2023-12-28 18:02

　　碳纳米管以其独特的结构以及优异的力学性能,使其在抗冲击等能量耗散方面有较大的应用前景。与传统抗冲击材料相比,碳纳米管宏观体(如碳纳米管阵列)具有质轻,单位体积耗能大等优点。然而,碳纳米管阵列作为冲击耗能材料也有其存在的问题:当碳管阵列受到正面冲击时,其管间的物理作用力结合不足以将冲击载荷进行横向传递(即管间传递),因此受冲击区域极易出现应力集中现象,造成冲击区域结构破裂而区域外材料无法有效利用的现象,从而限制了碳纳米管阵列的单位有效耗能。针对上述问题,本论文设计了类金刚石薄膜/碳纳米管阵列复合结构,通过在碳纳米管阵列表面沉积一层类金刚石薄膜材料,有效解决冲击载荷管间传递问题,以提升其单位耗能能力。主要研究内容总结如下:(1)通过水助化学气相沉积法制备碳纳米管阵列,制备管径均一且纯度极高(99.9%)的碳纳米管阵列。通过调控生长所需的催化剂体系,调制碳纳米管阵列的高度(0.3-1.4 mm)及密度(10-50 mg/cm3)。(2)通过离子注入沉积法在碳纳米管阵列系列材料表面沉积类金刚石薄膜(2μm),获得类金刚石薄膜/碳纳米管阵列复合材料。通过扫描电子显微镜表征薄膜表面形貌;利用拉曼光...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 碳材料简介
    1.3 碳纳米管的结构,制备及性质
    1.4 类金刚石薄膜的结构,制备及性质
    1.5 碳纳米管及类金刚石薄膜在抗冲击材料方面的研究
    1.6 本文的选题依据及工作内容
2 类金刚石薄膜/碳纳米管阵列复合材料的制备及其表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
    2.3 类金刚石薄膜/碳纳米管阵列复合材料的表征分析
    2.4 碳纳米管阵列的生长机理及类金刚石薄膜的沉积机理
    2.5 本章小结
3 类金刚石薄膜/碳纳米管阵列复合材料的抗冲击实验
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 实验装置的搭建及调试
    3.4 类金刚石薄膜/碳纳米管阵列这复合材料冲击力学响应
    3.5 类金刚石薄膜/碳纳米管阵列对冲击能量的耗散机理研究
    3.6 本章小结
4 全文总结及展望
    4.1 全文总结
    4.2 工作展望
致谢
参考文献



本文编号：3875913