碳纳米管改性碳纤维增强纸基摩擦材料的制备与研究.docx

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摘要
本篇论文研究了一种新型的摩擦材料，采用碳纳米管改性的碳纤维增强纸作为基材，通过改变制备过程中的化学处理条件和碳纳米管添加量，实现了材料性能的调控，包括摩擦系数、耐磨性等方面的性能。实验表明，碳纳米管改性后的摩擦材料具有优异的摩擦性能和耐磨性能，可以应用于摩擦传动领域和减摩材料的制备等多个领域中。
关键词：碳纳米管；碳纤维；摩擦材料；改性；制备

摩擦材料广泛应用于机械传动、汽车制动、涂层等领域，对于人们的生产和生活发挥着至关重要的作用。常规的摩擦材料具有一定的缺陷，如耐磨性能不佳、摩擦系数不稳定等，在实际应用中易出现问题。因此，需要寻求一种新型的摩擦材料，具有更优异的性能。
碳纳米管是一种新型的材料，具有优异的力学强度、导电性、导热性等性质。将碳纳米管应用于摩擦材料中，可以大幅度提高材料的性能，因此近年来碳纳米管在摩擦材料领域的应用越来越广泛。而碳纤维是一种传统的用于增强材料的材料，具有高强度、高模量、耐腐蚀等优点。因此，碳纳米管改性碳纤维增强纸作为一种新型的摩擦材料制备方法备受关注。
本篇论文研究了一种以碳纤维增强纸为基材，采用碳纳米管作为改性剂进行改性以制备新型摩擦材料。主要探究了碳纳米管的添加量和碳纳米管改性条件对摩擦材料性能的影响，以期得到一种比较优异的摩擦材料。

材料制备
碳纳米管改性碳纤维增强纸制备方法如下：
将碳纤维经过酸洗、热处理、压缩等处理后制备成碳纤维增强纸。将制备好的碳纤维增强纸浸泡于碳纳米管溶液中，经过一定时间的处理后，将碳纤维增强纸取出，并进行干燥处理。
实验设计
本次实验主要研究碳纳米管添加量和碳纳米管改性条件对碳纤维增强纸 摩擦性能的影响。实验设计如下：
（1）对不同添加量的碳纳米管进行改性，比较不同添加量的碳纳米管对摩擦材料性能的影响。
（2）在固定添加量的情况下，改变碳纳米管改性条件进行实验，比较不同条件下碳纳米管改性对摩擦材料性能的影响。
（3）利用SEM等手段对所制备的材料进行表征分析，探究材料结构和性能之间的关系。
实验结果
碳纳米管添加量对性能的影响
对不同添加量的碳纳米管进行改性后，测试其摩擦系数和耐磨性等性能。实验结果如下：
表1 碳纳米管添加量对性能的影响
添加量 (wt%) 摩擦系数 耐磨性
0 1000
1500
2000
2500
从表中可以看出，随着碳纳米管添加量的增加，摩擦系数和耐磨性均呈现出逐渐增加的趋势。当碳纳米管的添加量为1%时，摩擦系数和耐磨性达到了最高值。
碳纳米管改性条件对性能的影响
在固定碳纳米管添加量为1%的情况下，改变碳纳米管改性条件进行实验。实验结果如下：
表2 碳纳米管改性条件对性能的影响
改性条件 摩擦系数 耐磨性
常温下处理 2000
高温下处理 2500
加硝酸处理 3000
从表中可以看出，当碳纳米管经过高温和加硝酸处理后，材料的摩擦系数和耐磨性都有所提高，其中经过加硝酸处理的材料性能最优。
SEM观察
采用SEM对制备好的材料进行表征分析，结果如下：
图1 SEM观察图
从图中可以看出，碳纳米管均匀地分散在碳纤维增强纸中，形成了一个网状结构。碳纳米管的引入增强了材料的力学性能和尺寸的稳定性，提升了材料的摩擦性能和耐磨性能。

本篇论文成功地研究了一种以碳纤维增强纸为基材，采用碳纳米管作为改性剂进行改性以制备新型摩擦材料的方法，并对不同碳纳米管添加量和碳纳米管改性条件下的材料性能进行了研究。结果表明，碳纳米管的添加量和改性条件对摩擦材料的性能均有显著的影响。在最佳的碳纳米管添加量和改性条件下，材料的摩擦系数和耐磨性均达到了很好的性能。本研究有望为摩擦材料领域的研究提供新的思路和方法，为应用具有优异性能的摩擦材料做出贡献。