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碳纳米管增强铝基复合材料制备与性能研究
引言：
铝及其合金作为一种广泛应用的结构材料，其轻量、高强、良好的可加工性及耐腐蚀性等特点被广泛应用于航空、汽车、船舶、能源、建筑等领域。虽然铝合金的综合性能已经有很大的提高，但是随着科学技术的发展，对铝合金的性能提出了更高的要求。因此，发展新型高性能的铝合金已成为人们研究的焦点之一。同时，在复合材料领域，碳纳米管(CNTs)作为一种新型的增强材料，其强度、刚度等性能优异，在增强复合材料方面展现出广泛的应用前景。为了提高铝合金的性能，在铝材料中引入CNTs，制备铝基复合材料已成为一种研究热点。本文将介绍碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法和性能研究。
一、碳纳米管的制备方法
碳纳米管是由大量的纳米线组成，其直径通常在1-10nm之间。碳纳米管有单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)两种，其中多壁碳纳米管在工业生产中，其成本更低，因此在铝基复合材料中也更为常见。
在制备过程中，碳纳米管的原料一般来自天然石墨或其它有机材料，通过化学处理和物理加工等方法，制备得到单壁或多壁碳纳米管。
二、碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法
目前，研究人员对于碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法进行了不断的探索和改进。常见的方法包括：
1.化学还原法
该方法是将CNTs和Al3+通过静电作用结合在一起，再通过化学还原法获得CNTs/Al复合物。然后，通过热压等方法将其烧结得到CNTs增强的铝基复合材料。
2.机械球磨法
机械球磨法是将CNTs与铝粉一起进行球磨处理，使CNTs均匀分散在铝粉中，经过热处理后得到CNTs增强的铝基复合材料。该方法简单易行，但要求球磨时间长，能耗高。
3.堆叠层压法
该方法将CNTs与铝箔层层叠放，经过热压成型，然后再进行退火处理得到CNTs增强的铝基复合材料。这种方法不仅易于控制CNTs的分散度，而且样品的质量也比较稳定。但是相对于上述两种方法，其费用更高。
三、碳纳米管增强铝基复合材料的性能研究
铝基复合材料的热性能、力学性能和导电性能是影响复合材料应用效果的重要因素。因此，对碳纳米管增强铝基复合材料的上述性能进行了研究。
1.热性能
碳纳米管的导热系数相当高，因此当CNTs掺杂到铝基复合材料中时，其热导率也将会得到显著提高。热导率的提高能够显著提高复合材料的热传递能力，促进了多个领域的应用。
2.力学性能
碳纳米管具有高度的强度和刚度，掺入铝基复合材料中后能够显著提高复合材料的力学性能。多项研究表明，在铝基复合材料中不同浓度的CNTs掺杂下，铝基复合材料的强度、刚度和延展性能都有所提高，其中10%CNTs掺杂组样品的强度和刚度有近30%的提高。
3.导电性能
碳纳米管是良好的导电材料，在铝基复合材料中的掺杂可以使复合材料的电阻性能得到显著提高，从而应用于加热器、电加热器和电磁干扰屏蔽等领域。
结论：
铝基复合材料已经被广泛应用于各种领域，而引入碳纳米管的铝基复合材料在性能和应用方面都有着明显的优势。该文概述了现有碳纳米管增强铝基复合材料制备的方法以及其性能特点。在未来的研究中，更加完善铝基复合材料的性能，还需要继续改进制备方法，以期在高级制造材料领域中得到广泛应用。