退火和直径对可纺多壁碳纳米管及其单向增强环氧复合材料拉伸性能的影响

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碳纳米管（CNTs）因其理论上具有比碳纤维更高的弹性模量和强度而备受关注。可纺多壁碳纳米管（MWNTs）的发展使得制备高体积分数CNT增强聚合物基复合材料成为可能。然而，扫描电子显微镜下的拉伸试验表明，MWNTs的杨氏模量和拉伸强度未达预期。退火处理和开发更细的可纺MWNTs是改善其拉伸性能的有效途径。本研究制备了三种不同直径的原态和退火处理的无捻纱，通过无捻纱的拉伸性能推断单根MWNTs的拉伸性能，系统研究了退火和直径对MWNTs拉伸性能的影响。同时进行了单向MWNTs增强环氧复合材料的拉伸试验，探讨了MWNTs拉伸性能对复合材料整体拉伸性能的贡献规律。研究结果表明：直径较小的MWNTs具有更高的杨氏模量和拉伸强度；退火处理能够提高MWNTs的杨氏模量；单向MWNTs增强环氧复合材料的拉伸性能主要由MWNTs的拉伸性能决定。这些结果验证了之前有限的SEM/TEM原位拉伸试验结果，证实了通过无捻纱拉伸试验估算单根CNTs拉伸性能的有效性。研究还表明，通过改善MWNTs的拉伸性能可以进一步增强复合材料的拉伸性能。

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