碳基纳米粒子填充聚苯乙烯复合体系的粘弹行为研究.docx

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摘要：
本文研究了不同含量的碳基纳米粒子填充聚苯乙烯复合体系的粘弹行为，使用了荧光显微镜、动态力学分析仪等工具对其进行分析。结果表明，随着碳基纳米粒子含量的增加，复合体系的黏度和弹性模量都显著增加，同时还呈现出非线性的粘弹性质。此外，通过分析成像结果还发现，随着含量的增加，纳米粒子呈现出聚集的趋势，且聚集现象与复合体系的粘弹性质密切相关。本研究为基于纳米材料的复合体系的设计和应用提供了有益的参考。
关键词：碳基纳米粒子；填充；聚苯乙烯；粘弹性质；聚集现象
正文：
引言：
随着纳米技术的发展，纳米材料的应用范围越来越广泛，其中填充聚合物复合体系具有潜在的应用前景。填充聚合物复合体系是以聚合物为基质材料，添加纳米颗粒或纤维等纳米材料构成的新型复合材料，其物理化学性质和机械性能具有显著的改善。其中，碳基纳米材料因其具有高比表面积、高导电性、高强度等优异性能特点，已经引起了学者们的广泛关注。在实际应用中，填充聚合物复合体系的粘弹行为对其性能起着决定性的作用，因此探究其粘弹行为是十分重要的。
实验方法：

本实验采用纯度为99%的聚苯乙烯(PS)和小球形碳基纳米粒子(CNP)，根据不同比例的质量计算，将CNP分散于PS溶液中，并在常温下搅拌3小时得到粘稠的复合材料。

使用荧光显微镜观察不同含量CNP填充PS的成像情况；使用动态力学分析仪测试其力学性质。
讨论：
实验结果表明，随着CNP含量的增加，复合材料的黏度和弹性模量均显著增加，同时还呈现出非线性的粘弹性质。这是因为纳米材料注入到聚合物基质中后，其与基质形成了界面层，增加了复合体系的粘附作用和填充密度，导致体系的黏度变高。而纳米材料的高比表面积所导致的与基质之间的作用力增强了体系的弹性，进而使得弹性模量也随之提高。
同时，荧光显微镜的成像结果也显示，随着CNP含量的增加，纳米材料呈现出聚集的趋势，且聚集现象与复合体系的粘弹性质密切相关。这是因为在高浓度下，纳米颗粒之间的范德华吸引力逐渐增强，因而使得其更倾向于聚集起来，增加了体系的复杂程度和凝聚力，导致颗粒聚集的问题日益凸显。
结论：
本文通过研究CNP填充PS复合体系的粘弹性质，发现CNP的添加能够显著增加复合材料的黏度和弹性模量，并呈现出非线性的粘弹性质。同时，纳米颗粒的聚集现象与复合材料的粘弹性质密切相关。本研究对于基于纳米材料的复合材料的设计和应用提供了有益的参考。
参考文献：
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