基于層層自組裝技術(shù)的蒙脫土-碳納米管-聚合物復(fù)合材料的納米層級(jí)構(gòu)建.pdf

1、貝殼珍珠層是一種天然的有機(jī)·無(wú)機(jī)層狀雜化復(fù)合材料。它由無(wú)機(jī)質(zhì)碳酸鈣（約95％）和有機(jī)質(zhì)（約5％）經(jīng)多次交替層疊而成，其獨(dú)特的多尺度、多級(jí)次有機(jī)-無(wú)機(jī)“磚·泥”組裝結(jié)構(gòu)賦予了該珍珠層材料超常的力學(xué)性能。受此啟發(fā)，本研究擬在構(gòu)筑“磚-泥”特異層疊結(jié)構(gòu)之外，額外引入“纖維錨結(jié)”結(jié)構(gòu)，以強(qiáng)化“磚層”和“泥層”間的界面相互作用，最終制備出具有“磚層”、“泥層”和“纖維錨結(jié)層”的類三明治夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。層層自組裝技術(shù)因其具有對(duì)材料組分進(jìn)行納米層級(jí)

2、構(gòu)建的能力而在本研究中被用于實(shí)施上述研究構(gòu)想。具體開展了以下工作:
　　(1)利用層層自組裝技術(shù)制備由蒙脫土(MMT)與單壁碳納米管(SWNT)組成的全無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。研究中，擬以靜電相互作用為組裝驅(qū)動(dòng)力。由于MMT表面呈負(fù)電性，因此對(duì)另一組裝組分SWNT進(jìn)行了胺基化改性以提供其表面正電特性。在優(yōu)化的組裝工藝條件下，(MMT/SWNT)n的厚度呈線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速率為6.65nm每(MMT/SWNT)單元。力學(xué)性能的研究結(jié)果表明，

3、退火處理（包括退火溫度和退火時(shí)間兩個(gè)因素）有利于多層膜的模量增加，但對(duì)表面平整性不利;
　　(2)以MMT為“磚層”、聚電解質(zhì)PDDA(表面正電性)為“泥層”、SWNT-NH2為“纖維錨結(jié)層”，利用層層自組裝技術(shù)制備(MMT/PDDA/MMT/SWNT)n復(fù)合薄膜。研究結(jié)果顯示薄膜厚度呈線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速率為99.54nm每(MMT/PDDA/MMT/SWNT)單元。力學(xué)性能的研究結(jié)果表明，要提高復(fù)合薄膜的模量可采用增大多層膜層數(shù)、

4、提高退火處理溫度和/或延長(zhǎng)退火時(shí)間等措施;
　　(3)以MMT為“磚層”、聚電解質(zhì)PSS（表面負(fù)電性）為“泥層”、SWNT-NH2為“纖維錨結(jié)層”，利用層層自組裝技術(shù)制備(MMT/SWNT/PSS/SWNT)n復(fù)合薄膜。結(jié)果顯示該復(fù)合薄膜的厚度也呈線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速率為66.67nm每(MMT/SWNT/PSS/SWNT)單元。力學(xué)性能的研究結(jié)果表明，不同于PDDA的情況，層數(shù)較少的PSS復(fù)合薄膜反而具有高模量。提高退火溫度能有效提