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氧化锆多壁碳纳米管混杂增强环氧树脂基复合材料的制备及性能研究的开题报告
一、研究背景及意义
复合材料具有高强度、高刚性、低密度等优良性能，在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。而环氧树脂，作为一种优良的基础材料，常常被用于复合材料中的基体材料。但是，环氧树脂的机械性能并不足以满足某些特定应用环境下的需求，因此需要引入一些增强材料，以提高其力学性能。
单壁碳纳米管（SWCNTs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）是一类新型的纳米材料，具有丰富的物理特性和潜在应用价值。其中，MWCNTs在力学性能等方面表现出了优越的性能，被认为是一种了不起的增强材料。另一方面，氧化锆（ZrO2）也是一种广泛应用的纳米材料，由于其高熔点、高硬度、高耐磨损性和良好的化学稳定性，被广泛地用于各种领域。将ZrO2与CNTs混合使用，可将二者之间的优点相互弥补，提高复合材料的力学性能。
因此，本研究旨在研究氧化锆多壁碳纳米管混杂增强环氧树脂基复合材料的制备方法，并对其力学性能、热性能等进行研究，为开发新型、高性能的复合材料提供参考。
二、研究内容与方法
1.研究内容
（1）制备氧化锆多壁碳纳米管增强剂；
（2）制备氧化锆多壁碳纳米管混杂增强环氧树脂基复合材料；
（3）对复合材料进行力学性能、热性能等测试与分析。
2.研究方法
（1）制备氧化锆多壁碳纳米管增强剂
采用水热法和溶胶-凝胶法制备纯MWCNT和ZrO2/MWCNT杂化材料，然后将其进行表面修饰以提高它们的分散性和与环氧树脂基材的亲和性。
（2）制备氧化锆多壁碳纳米管混杂增强环氧树脂基复合材料
制备环氧树脂基复合材料，根据一定的质量比例将氧化锆多壁碳纳米管增强剂与环氧树脂基材料混合，然后采用搅拌、除气、浇注和固化的工艺制备复合材料。
（3）对复合材料进行力学性能、热性能等测试与分析
采用万能试验机测试复合材料的拉伸强度、挠曲强度、冲击强度等力学性能指标，通过热重分析、差示扫描量热仪等测试分析复合材料的热性能指标。
三、预期研究成果
（1）制备出氧化锆多壁碳纳米管增强剂，研究其表面修饰方式，提高其分散性和与环氧树脂基材的亲和性；
（2）制备氧化锆多壁碳纳米管混杂增强环氧树脂基复合材料，并考察其力学性能、热性能等指标；
（3）提高环氧树脂基复合材料的力学性能和热性能，为加速其在实际应用中的推广提供有效的技术支持。
四、研究计划及预算
1.研究时间：2021年10月至2022年6月
2.研究步骤：
（1）10月-11月：文献调研和材料准备（包括SWCNTs、MWCNTs、ZrO2等材料的购买）
（2）11月-12月：制备氧化锆多壁碳纳米管增强剂，并进行表面修饰，提高其分散性和与环氧树脂基材的亲和性。
（3）12月-2月：制备氧化锆多壁碳纳米管混杂增强环氧树脂基复合材料
（4）2月-6月：对复合材料进行力学性能、热性能等测试与分析，并撰写研究报告。
3.预算：
（1）材料及试剂费用：5000元
（2）设备使用费用：2000元
（3）人力费用：10000元
总计：17000元
五、研究团队与分工
本项目的研究团队将由三名研究生组成，分别承担以下任务：
（1）负责氧化锆多壁碳纳米管增强剂的制备及表面修饰工作；
（2）负责环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能测试工作；
（3）负责环氧树脂基复合材料的热性能测试工作。
同时，研究生们将进行相关知识的学习和交流，并定期开会讨论研究进展和存在的问题。