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碳系填料填充天然橡胶复合材料的设计、制备与性能研究的任务书
任务书
一、研究背景与意义
天然橡胶复合材料是一种具有广泛应用前景的材料，是由天然橡胶及其它材料复合而成，具有优异的物理机械性能和良好的加工性能。然而，天然橡胶的低强度和低刚度限制了其在高强材料方面的应用，因此需要利用填料来增强其力学性能。碳系填料具有优异的导电性、阻燃性、化学稳定性和力学强度等性能，是天然橡胶复合材料中广泛应用的一种填料。因此，碳系填料填充天然橡胶复合材料的设计、制备与性能研究具有十分重要的意义。
目前，国内外对碳系填料填充天然橡胶复合材料的研究已经比较成熟，但由于填料含量、填充方式、制备工艺等因素的影响，不同文献对于其力学性能、导电性能、耐磨性能等指标的研究结果存在差异。因此，需要在深入研究其结构与性能基础上，进行针对性的设计、制备和改进，以提高其综合性能。
二、研究内容与目标
本课题旨在通过实验研究的方法，从结构与性能两个方面入手，设计和制备不同比例和形态的碳系填料填充天然橡胶复合材料，并对其力学性能、导电性能、耐磨性能等指标进行测试和分析。具体研究内容和目标如下：
1.设计和制备不同含量、形态的碳系填料填充天然橡胶复合材料，包括石墨烯、碳纤维和碳黑等。
2.优化填充工艺，提高填料与基体界面结合力，提高复合材料的机械性能和导电性能。
3.对填料含量、形态、填充方式等因素对复合材料力学性能的影响进行研究，得出最佳的填料组合方案。
4.对复合材料的导电性能和耐磨性能进行测试和分析，得出最佳的耐磨、导电性能方案。
5.归纳总结本研究成果，为实际应用提供参考和指导。
三、研究方法
1.实验方法：采用填料预处理及反应混合工艺制备碳系填料填充天然橡胶复合材料，并利用万能试验机、电阻计和摩擦磨损试验机等测试设备，对其力学性能、导电性能和耐磨性能等指标进行测试和分析。
2.研究手段：一方面，通过理论分析探究填料与基体的界面结合机制，优化填充工艺；另一方面，通过实验对不同比例和形态的填料填充天然橡胶复合材料，进行力学性能和导电性能测试，得出最佳的填料组合方案。
四、预期成果
1.设计与制备不同含量、形态的碳系填料填充天然橡胶复合材料的方法和工艺，实现了对复合材料力学性能的有规律控制。
2.通过对填料含量、形态、填充方式等因素的研究，得出最佳的填料组合方案，实现了复合材料力学性能和导电性能的最优化。
3.提升了桥梁行业、航空航天、汽车工业等领域中对高强度、高导电性、耐磨性能天然橡胶复合材料的需求。
4.为天然橡胶复合材料的研究和应用提供技术支撑，有利于推动材料科学技术的发展和创新。
五、研究计划及预算
1.研究时间：2年。
2.研究经费：本课题预算10万元，主要用于购买实验设备、材料和支付人员费用等。
3.研究计划：
（1）第一年
1）研究不同形态、比例的碳系填料填充天然橡胶复合材料的制备方法。
2）测试和分析其力学性能、导电性能和耐磨性能等指标。
3）对不同填料组合的影响进行初步研究。
（2）第二年
1）优化填充工艺，提高填料与基体界面结合力，提高复合材料的机械性能和导电性能。
2）对填料组合方案进行综合考虑和优化，得出最佳方案。
3）对复合材料的导电性能和耐磨性能进行测试和分析，得出最佳方案。
4）对研究成果进行总结归纳并撰写成果报告。
六、研究团队组成
本课题由博士生李小明担任主要研究人员，导师负责对研究进展的指导和把关工作。研究过程中还需要配备实验技术人员和设备操作人员各1名。
七、参考文献
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2.P.Kanjanaboos,P.Ketkhunthod,T.Tanpichai,Thermalstabilityandmechanicalpropertiesofepoxidizednaturalrubber/carbonblackcomposites.Polym.Test.29,661-666（2010）
3.J.Piaskowska,P.Iliopoulos,M.Richert,A.Lendlein,Photoresponsivenanomembraneswithon-demandcontrolledwettability.Nanoscale6,12350-12360（2014）
4.X.M.Li,H.Wang,Q.Y.Li,Preparationandcharacterizationofgraphene/naturalrubbercomposites.J.WuhanUn