多壁碳纳米管-氧化铝复合材料的制备及其力学、电学性能研究

研究了热压制备的多壁碳纳米管-氧化铝复合材料的力学、电学性能及与显微结构的关系.通过添加4%(质量分数)的MWNTs(多壁碳纳米管),所得材料的断裂韧性KIC达到5.55 MPa·m1/2,是相同条件下所得纯氧化铝断裂韧性的1.8倍.通过SEM观察发现,其增韧机制主要是碳纳米管对氧化铝晶界的钉扎机制,碳纳米管的拔出机制也有一定的作用.添加2%(质量分数)MWNTs,并采用不同的分散混合方式,在相同烧结成型条件下所得复合材料的KIC为3.97MPa·m1/2,和纯氧化铝相比有所提高;而其电阻率达到8.4×10-3Ω·m,和纯氧化铝相比,降低了14个数量级.研究发现,碳纳米管在复合材料中的增韧和提高导电性能方面的差异和复合材料的显微结构有很大的关系,而显微结构的差异又和制备工艺之间有直接的联系.