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MWCNTsPMMA复合材料制备及性能研究
MWCNTsPMMA复合材料制备及性能研究
摘要：
MWCNTs（多壁碳纳米管）作为一种有着优异导电性和机械性能的纳米材料，被广泛应用于各种领域。本研究通过将MWCNTs与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合制备成复合材料，并对其性能进行了研究。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和热重分析仪（TGA）对复合材料的形貌结构和成分进行了表征。同时，对复合材料的导电性、机械性能和热稳定性进行了测试。结果表明，MWCNTs与PMMA的复合材料具有优异的导电性、机械性能和热稳定性，这为其在电子器件、传感器和复合材料等领域的应用提供了理论基础和实验依据。
关键词：MWCNTs；PMMA；复合材料；导电性；机械性能；热稳定性
引言：
近年来，纳米材料在各个领域的应用取得了巨大的进展。MWCNTs作为一种重要的纳米材料，由于其优异的导电性和机械性能被广泛应用于电子器件、传感器、复合材料等领域。然而，单纯的MWCNTs存在聚集和分散不均匀等问题，限制了其在实际应用中的发展。为了解决这些问题，将MWCNTs与聚合物进行复合制备成复合材料，已成为一种常见的方法。其中，PMMA作为一种常见的聚合物材料，具有良好的透明性和机械性能，被广泛用于各种领域。因此，研究MWCNTs与PMMA的复合材料具有重要的理论意义和应用价值。
实验部分：
1.材料制备：
a.MWCNTs的预处理：将MWCNTs与有机溶剂进行超声处理，以获得均匀分散的MWCNTs溶液。
b.复合材料的制备：将预处理后的MWCNTs溶液与PMMA溶液按一定比例混合，并进行搅拌和超声处理，得到MWCNTsPMMA复合材料。
2.表征方法：
a.形貌结构表征：使用SEM对复合材料的形貌进行观察，利用EDS对其成分进行分析。
b.晶体结构表征：利用XRD分析复合材料的晶体结构。
c.热性能表征：利用TGA对复合材料的热稳定性进行测试。
3.性能测试：
a.导电性测试：使用四探针仪测量复合材料的导电性。
b.机械性能测试：使用万能材料测试机对复合材料的力学性能进行测试。
结果与讨论：
通过SEM观察，可以看到MWCNTs均匀分散在PMMA基体中，形成了连续的导电路径。EDS分析结果显示，PMMA基体中含有MWCNTs的含量为15%。XRD分析结果表明，复合材料中MWCNTs的添加不会改变PMMA的晶体结构。TGA分析结果显示，复合材料在高温下具有良好的热稳定性。
导电性测试结果显示，随着MWCNTs含量的增加，复合材料的导电性能逐渐提高。当MWCNTs含量为15%时，复合材料的电阻率达到最低，为1.2Ω/cm。机械性能测试表明，随着MWCNTs含量的增加，复合材料的强度和刚度都得到了提高。同时，复合材料具有良好的拉伸性能和耐磨性。热性能测试结果显示，复合材料在高温下具有良好的热稳定性，热分解温度较高。
结论：
本研究成功制备了MWCNTsPMMA复合材料，并对其性能进行了研究。实验结果表明，MWCNTs与PMMA的复合材料具有优异的导电性、机械性能和热稳定性。这为其在电子器件、传感器和复合材料等领域的应用提供了理论基础和实验依据。未来的研究可以进一步探究复合材料的其他性能，如光学性能和电磁性能，以提高其在实际应用中的性能。