结构纳米杂化的多功能性:碳纳米管共价和非共价功能化在高热、力学和自修复性能中的关键作用

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 17:15
文章英文标题
Multifunctionality of structural nanohybrids: the crucial role of carbon nanotube covalent and non-covalent functionalization in enabling high thermal, mechanical and self-healing performance.
正文
本研究提出了一种新的功能化方法,能够保持碳纳米管( CNTs )的特殊性能,提高其与环氧树脂基体的相容性。通过共价法首次将碳纳米管与相同的固化剂4,4'-二氨基二苯砜共价功能化,用于固化环氧树脂基体,满足工业结构树脂的力学性能要求。通过苯并恶嗪( Bz )封端聚二甲基硅氧烷( PDMS )的聚合物包复机理,对相同的CNTs进行非共价修饰。通过对纳米复合材料的电学和力学性能的比较,发现非共价功能化能够有效地提高玻璃化转变温度( Tg ),更好地保持未功能化碳纳米管的导电性。此外,隧道原子力显微镜( TUNA )具有捕捉超低电流的能力,用于揭示碳纳米管/环氧树脂在纳米尺度上的形貌,检测碳纳米管/环氧树脂在同一位置上的电导率。TUNA分析是一种不改变界面域结果的方法,该方法不改变界面域的结果,界面域的接触面积与其性质有很大差异。同时证明了碳纳米管功能化作为提高树脂自修复效率的途径的有效性。
文章内容(英文)
This study proposes new kinds of functionalization procedures able to preserve specific properties of carbon nanotubes (CNTs) and to improve compatibility with the epoxy matrix. Through a covalent approach, for the first time, CNTs are functionalized with the same hardener agent, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, employed to solidify the epoxy matrix and capable to fulfill mechanical requirements of industrial structural resins. The same CNTs are non-covalently modified through the polymer wrapping mechanism with benzoxazine (Bz) terminated polydimethylsiloxane (PDMS). The comparison between electrical and mechanical properties of the nanocomposites highlights the success of the non-covalent functionalization in determining an increase in the glass transition temperature (Tg) and in better preserving the unfunctionalized CNT electrical conductivity. Besides, tunneling atomic force microscopy (TUNA), powerful to catch ultra-low currents, has been used for revealing the morphology on nanoscale domains and detecting the conductivity on the same location of CNT/epoxy resins. No electrical contacts to the grounds have been used for the TUNA analysis; a procedure that does not alter the results on the interface domains which experience contact areas with strong differences in their properties. The effectiveness of performed CNT functionalizations as a route to impart self-healing efficiency to the resin formulations has also been proved.
来源出处
Journal|[J]NanotechnologyVolume 31, Issue 22. 2020. PP 225708
DOI
https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab7678

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