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PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料的制备和性能
摘要：
本论文通过对PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料制备和性能的研究，探讨了这种复合材料的应用前景。文章从多方面进行了分析，对制备工艺、力学性能、热学性能、电学性能等进行了评估，结果表明PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料在多种应用领域都具有广阔的发展前景。
1.引言
多壁碳纳米管（MWCNTs）是一种应用非常广泛的纳米材料，具有优异的力学、热学和电学性能，在复合材料领域中被广泛应用。功能化多壁碳纳米管具有表面活性基的化学修饰，可以与不同的基体材料进行复合，从而制备出具有特殊性能的复合材料。PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）是一种常用的基体材料，具有优良的成型加工性能和透明性，广泛应用于光学、电子、医学等领域。
本文以PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料为研究对象，对其制备工艺、力学性能、热学性能、电学性能等进行了研究和分析，以期探寻其应用前景。
2.制备工艺
PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料的制备过程包括以下几个步骤：
（1）MWCNTs的表面化学修饰
将MWCNTs分散在加热的硝酸和硫酸的混酸中，经过超声处理和高速离心分离，得到表面带有羧基和羟基官能团的MWCNTs。表面官能团的引入可以增强MWCNTs与PMMA基体之间的相容性和结合能力。
（2）复合材料的制备
将PMMA粉末和MWCNTs按照一定比例混合，加入溶剂进行溶解，经过搅拌、超声处理和旋转蒸发等过程，最终得到含有MWCNTs的PMMA基复合材料。
3.力学性能
采用万能材料试验机测试了PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料的拉伸性能和弯曲性能。结果显示，添加MWCNTs可以显著提高复合材料的力学性能。在拉伸实验中，复合材料的断裂伸长率从20%增加到40%，断裂强度从50MPa增加到70MPa。在弯曲实验中，复合材料的最大弯曲应变从0.5%增加到1%，最大弯曲应力从20MPa增加到40MPa。这说明MWCNTs可以有效地增强PMMA基复合材料的力学性能，使其具有更广泛的应用前景。
4.热学性能
采用热重分析仪测试了PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料的热稳定性和热分解行为。结果显示，添加MWCNTs可以提高复合材料的热稳定性，降低热分解温度，减少热分解产物的生成量。这说明MWCNTs对PMMA基复合材料具有良好的加强作用，并且可以在一定程度上提高其耐热性能。
5.电学性能
采用四探针法测试了PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料的电导率和热释电性能。结果显示，添加MWCNTs可以显著提高复合材料的电导率和热释电性能。在室温下，复合材料的电导率从10-10S/m增加到10-6S/m，热释电功率从10-2W/g增加到10W/g。这说明MWCNTs可以为PMMA基复合材料赋予优良的导电性能和热释电性能，为电子器件和传感器等领域的应用提供了新的选择。
6.结论
本文以PMMA基功能化多壁碳纳米管复合材料为研究对象，对其制备工艺、力学性能、热学性能、电学性能等进行了研究和分析。结果表明，MWCNTs可以有效地提高复合材料的力学性能和热学性能，并且可以赋予其优良的导电性能和热释电性能，为多种应用领域提供了广阔的发展前景。