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碳纳米线圈用于微尺度物质输运的力学仿真

山西大学学报(自然科学版) 2021年第4期44卷 721-726页

作者：王鹏王清亮张冬梅忻州师范学院物理系大连理工大学物理学院

大长径比和优异的可拉伸性使得碳纳米线圈在微纳尺度下的物质输运领域极具应用潜力。通过有限元仿真方法对碳纳米线圈在物质输运过程中的力学响应行为展开研究。研究表明,当物质的输运速度和输运间隔分别与碳纳米线圈的共振频率和长度... 详细信息

大长径比和优异的可拉伸性使得碳纳米线圈在微纳尺度下的物质输运领域极具应用潜力。通过有限元仿真方法对碳纳米线圈在物质输运过程中的力学响应行为展开研究。研究表明,当物质的输运速度和输运间隔分别与碳纳米线圈的共振频率和长度相匹配时,会引发碳纳米线圈的共振,进而导致物质损失。减小输运间隔可以有效降低碳纳米线圈的振动幅度,但可能导致碳纳米线圈受力较大而断裂。

关键词：碳纳米线圈物质输运力学响应振动

碳纳米线圈/还原氧化石墨烯/碳纳米纤维分级多孔气凝胶的制备及其超级电容性能研究

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碳纳米线圈/还原氧化石墨烯/碳纳米纤维分级多孔气凝胶的制备及其...

作者：郭媛大连理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着全球经济的快速增长,对能源的需求显著增加,超级电容器由于具有高的功率密度、长的循环寿命和优异的稳定性等优点,被认为是最有前途的储能系统之一。作为基本的电容元件,碳基电极材料在实现高性能超级电容器方面发挥着重要... 详细信息

近年来,随着全球经济的快速增长,对能源的需求显著增加,超级电容器由于具有高的功率密度、长的循环寿命和优异的稳定性等优点,被认为是最有前途的储能系统之一。作为基本的电容元件,碳基电极材料在实现高性能超级电容器方面发挥着重要作用。其中,还原氧化石墨烯(rGO)易于工业制备,具有大的比表面积、较高的导电性和良好的循环稳定性等优点,展现出巨大的应用潜力。然而,rGO之间强的范德华力引起的堆叠问题,减少了其可利用的比表面积,降低了离子扩散率以及结构稳定性,导致其电容性能下降。因此改善rGO的堆叠问题以提高电容性能和循环稳定性势在必行。本研究利用具有大尺寸和分散性良好等优点的三维螺旋碳纳米线圈(CNC)作为rGO的插层,可以有效防止rGO的堆积,扩大了rGO之间的空间。进一步在CNC/rGO气凝胶中生长一维碳纳米纤维(CNF),填充气凝胶中的大孔隙,提高其内部空间利用率和比表面积,增强结构稳定性,可以有效的提高电极的电化学性能。主要研究内容如下:利用水热反应将CNC均匀插入rGO中,通过化学气相沉积(CVD)法将CNF均匀生长在CNC/rGO框架中。CNC的插入,在防止rGO堆叠的同时极大地增大了气凝胶的比表面积,CNF的生长既可以进一步提高气凝胶的空间利用率和比表面积,又可在CNC和rGO间形成导电网络,极大的增加气凝胶的电导率。本研究通过改变氧化镍催化剂的添加量和CVD的生长时间实现了对CNF生长长度和密度的调控,并系统研究了复合气凝胶的电化学性能随CNF的生长长度和密度的变化规律。由于不同组分之间的协同作用,CNC/rGO/CNF在Ni O催化剂添加量为10 mg、CVD生长时间为5 min时,表现出优异的电化学性能。该电极的电荷转移电阻仅为0.72Ω,在0.5 m A cm的电流密度下,获得了1562.1 m F cm的高面积比电容,在30000次循环稳定性测试后,电容留存率高达108.1%。制作的全固态超级电容器在1.5 m W cm的功率密度下具有31.25μWh cm的最大能量密度。在能量密度为4.17μWh cm时,该超级电容器表现出6 m W cm的最大功率密度。电极具有优异的面积比电容和出色的循环稳定性主要归功于高导电性网络中的快速电子转移和三维分级结构中的有效离子传输和储存。本文成功制备出高性能的CNC/rGO/CNF分级气凝胶,成功解决了rGO的堆叠问题,实现了其比表面积和电导率的极大提升,获得了优异的电化学性能。本工作为分级电极材料的设计提供了启示和指导,复合气凝胶在未来的储能器件中具有一定的应用潜力。

关键词：分级结构石墨烯基气凝胶碳纳米线圈碳纳米纤维超级电容器

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碳纳米线圈的直径控制及其光操纵研究

碳纳米线圈的直径控制及其光操纵研究

作者：吕江涛大连理工大学

学位级别：硕士

碳纳米线圈(CNCs)除了具有碳纳米管的一些特性外,其独特的三维螺旋结构使它具有许多潜在的优异电磁特性和机械特性,可以用来制备电磁波吸收薄膜,微型电磁波发生器,微型电磁感应部件、传感器和纳米弹簧等。近年来,人们对碳纳米线圈的制... 详细信息

碳纳米线圈(CNCs)除了具有碳纳米管的一些特性外,其独特的三维螺旋结构使它具有许多潜在的优异电磁特性和机械特性,可以用来制备电磁波吸收薄膜,微型电磁波发生器,微型电磁感应部件、传感器和纳米弹簧等。近年来,人们对碳纳米线圈的制备进行了广泛的研究,其中对线圈线径的控制,特别是对具有高结晶度的小线经碳纳米线圈的制备是研究的一大热点。制备小线径的碳纳米线圈首先需要制备出小的Fe-Sn催化剂颗粒,为了克服小催化剂颗粒中Fe和Sn融合性不好的缺点,我们用高真空磁控溅射设备制备出了特定厚度的SnO2薄膜,在此基础上,用离子注入的方法把铁离子注入到薄膜中,从而得到生长碳纳米线圈所需的Fe-Sn-O催化剂。以C2H2作为碳源气体,用热CVD的方法在适宜的温度下成功合成了碳纳米线圈,通过调节离子的注入量来改变催化剂中的铁锡比,得到了线圈直径为40-100nm的超细碳纳米线圈。这比用通常方法制备的碳纳米线圈(平均直径500-600nm)小了一个数量级。将碳纳米线圈移动到指定的位置这一关键技术在碳纳米线圈的应用中至关重要。本研究采用激光照射分散于水溶液中的单根碳纳米线圈,通过调整激光束的聚焦位置、改变光镊的能量分布等技术手段实现了对碳纳米线圈的立体操控,使其到达我们指定的位置。在此基础上,利用碳纳米线圈吸光发热的特点,通过增加照射激光的功率实现了对线圈的切割修饰(光刀的效果),得到了所需长度的线圈。以上结果表明可以用光镊来操控碳纳米线圈,这项技术为碳纳米线圈在MEMS/NEMS和电子器件中的定位定长配置打下基础。在表面纳米技术领域,由于微纳米级别的物质输运方法有限,这是该领域发展的一大难点。我们借助光镊系统,通过调节控制电流和激光的聚焦位置,成功的实现了在碳纳米线圈上的物质输运。通过实验验证,我们认为线圈吸收激光能量转化成热能,在沿着碳纳米线圈表面形成了温度的梯度分布,进而产生了促使物质沿着线圈表面移动的热泳力,这是导致物质在线圈上输运的主要原因。

关键词：碳纳米线圈光镊操纵物质输运

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碳纳米线圈成长机理的研究

碳纳米线圈成长机理的研究

作者：钱娟娟大连理工大学

学位级别：硕士

碳纳米线圈不仅拥有碳纳米管优良特性,由于其独特的螺旋结构,碳纳米线圈表现出更加卓越的机械和电磁特性。可以用于高性能复合材料、场发射装置及电磁波吸收器等。研究碳纳米线圈生长机理对高效和大量制备碳纳米线圈有着重要意义。本论... 详细信息

碳纳米线圈不仅拥有碳纳米管优良特性,由于其独特的螺旋结构,碳纳米线圈表现出更加卓越的机械和电磁特性。可以用于高性能复合材料、场发射装置及电磁波吸收器等。研究碳纳米线圈生长机理对高效和大量制备碳纳米线圈有着重要意义。本论文对碳纳米线圈生长过程中催化剂的形成机理和作用进行了深入的研究。首先通过导入微量乙炔的方法研究在化学气相沉积法制备碳纳米线圈初期阶段催化剂颗粒的形成和变化过程。实验中观察了催化剂颗粒在氧化、还原、渗碳及析碳成长碳纳米线圈萌芽过程中形貌的变化。发现催化剂煅烧后表面出现了纳米孔道结构;通入微量乙炔后,被还原的金属小颗粒流动性增强并相互凝聚。渗碳过程中催化剂体积进一步增大,形成各自独立形状大小不一的催化剂颗粒。成长碳纳米线圈的有效催化剂应在那些尺寸在100-200nm颗粒中。随之对线圈根部沉积物的固定作用进行了研究。我们认为线圈顶端催化剂颗粒用于析碳成长螺旋碳管,而根部的沉积物通过固定线圈根部对线圈螺旋成长起着平衡螺旋力的作用。利用正硅酸乙酯(TEOS)凝胶形成的-Si-O-Si-网格结构来固定线圈萌芽根部实现线圈的根部固定成长。同时采用普通玻璃和ITO玻璃做基板,利用高温下玻璃软化的性质来实现线圈根部固定成长。实验说明用正硅酸乙酯凝胶固定根部为单根碳纳米线圈的成长提供了一种可行性方案。本论文进一步通过腐蚀基板表面ITO薄膜厚度来改变催化剂中Sn-In含量。最终实现了单根碳纳米线圈的根部固定成长。根部固定为线圈的螺旋成长起了平衡螺旋力的作用,对线圈螺旋成长是至关重要的。同时催化剂中合适的Fe/Sn/In比例也是碳纳米线圈成长的关键。

关键词：碳纳米线圈成长机理根部固定成长

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碳纳米线圈的高效制备及其生长机理研究

碳纳米线圈的高效制备及其生长机理研究

作者：李大卫大连理工大学

学位级别：硕士

碳纳米线圈是一种新型的碳纳米材料,除了具有碳纳米管的优异特性外,由于其独特的三维螺旋结构,还具有突出的机械特性和电磁特性。这些优异的特性,及其独特的螺旋结构,使得它具有广阔的应用前景。然而碳纳米线圈还没有实现大量合成,这就... 详细信息

碳纳米线圈是一种新型的碳纳米材料,除了具有碳纳米管的优异特性外,由于其独特的三维螺旋结构,还具有突出的机械特性和电磁特性。这些优异的特性,及其独特的螺旋结构,使得它具有广阔的应用前景。然而碳纳米线圈还没有实现大量合成,这就阻碍了其广泛应用,所以在碳纳米线圈的制备和成长机理方面有待进一步的研究和探讨。本论文主要目的是探索新型的方法来实现碳纳米线圈的大量、高效合成。重点研究了各种催化剂的制备方法、工艺参数对碳产物的成长率、形貌和微观结构的影响,同时对碳纳米线圈的成长机理进行了初步研究。主要内容归纳为以下几个部分：(1)使用Fe2(SO4)3/SnCl2溶液作为催化剂前驱体,并通过热化学气象沉积(CVD)法大量的合成了碳纳米线圈。Fe2(SO4)3/SnCl2被证明是合成碳纳米线圈的非常有效的催化剂组合。该催化剂煅烧后形成的蜂窝状表面形貌,有利于提高催化剂的反应活性。少量的锡元素会导致碳纳米线圈的形成,微量的硫杂质能够促进碳纳米线圈的大量合成。 (2)采用溶胶凝胶法制备了大小均匀的Fe-Sn-O催化剂颗粒,并利用该催化剂颗粒高效的合成了碳纳米线圈。与FeCl3/SnCl2和Fe(NO3)3/SnCl2两种组合相比,Fe2(SO4)3/SnCl2前驱体组合制备的催化剂颗粒具有最高的催化活性。认为催化剂中存在的少量S元素提高了催化剂的反应活性,从而导致了碳纳米线圈的大量合成,并且由该催化剂成长的碳纳米线圈具有较高的石墨化程度。700-750℃的反应温度是碳纳米线圈的最佳成长温度,而800℃会导致豆芽状结构的碳纳米纤维生成。提高反应气体乙炔的流速,会提高碳纳米线圈的石墨化结构。 (3)为提高催化剂利用率,我们以FeCl3/SnCl2作为催化剂前驱体,采用旋转涂抹法获得Fe-Sn-O催化剂薄膜。通过改变匀胶次数,可以有效地改变催化剂薄膜厚度。通过优化实验参数,也大量的合成了碳纳米线圈。采用该方法合成的纳米线圈的线圈径约100-300 nm,线径约为100-150 nm,比先前方法(溶液法、溶胶凝胶法)合成的纳米线圈要小很多。 (4)研究了催化剂几何结构与碳纳米线圈成长的关系。发现大部分催化剂颗粒为六面体结构,并认为催化剂含有两种晶面：催化活性面和碳析出面。提出了纳米线圈的成长模型：在催化剂颗粒上,碳原子的表面扩散速率与体扩散速率的不同导致了在析出面上的碳析出速率的不同,因此由析出面长出的碳管会相互卷曲,从而形成三维结构的纳米线圈。具有不同活性面或几何结构的催化剂将导致不同类型的碳纳米线圈的生成。

关键词：碳纳米线圈催化剂化学气相沉积高效合成成长机制

碳纳米线圈—二氧化锰复合材料的制备及其电化学特性的研究

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碳纳米线圈—二氧化锰复合材料的制备及其电化学特性的研究

作者：苏德桥大连理工大学

学位级别：硕士

超级电容器是一种新型能源存储器件,具有充放电效率高、功率密度大、环保和维护费用低等特点,具有广阔的应用前景。目前,超级电容器的技术开发主要集中于电极材料的研究。碳基材料、金属氧化物和导电聚合物是当前超级电容器主要的电极... 详细信息

超级电容器是一种新型能源存储器件,具有充放电效率高、功率密度大、环保和维护费用低等特点,具有广阔的应用前景。目前,超级电容器的技术开发主要集中于电极材料的研究。碳基材料、金属氧化物和导电聚合物是当前超级电容器主要的电极材料。但是,碳基材料电容性不足、金属氧化物电化学稳定较差和导电聚合物的自然危害性都限制了超级电容器的应用。因此,合成一种具有良好的稳定性、低阻抗、高比电容和无污染的电极材料成为超级电容器发展的主要方向。本论文的主要目的是制备一种稳定性好、阻抗低和比电容较优良的碳纳米线圈（CNC）/二氧化锰（Mn02）复合材料作为超级电容器的电极。CNC作为具有特殊三维螺旋结构的纳米碳材料,具有多项优异的性质,比如场发射特性、机械特性、光热电学特性、电化学特性和均匀的分散性。MnO2则具有较高的比电容值和较低的阻抗。CNC/MnO2复合材料是将两种纳米材料的优势协同结合起来,同时避免了CNC在电容性方面、Mn02在稳定性方面的不足。本文首先研究了一种简单高效的水热法生长三维的CNC/MnO2复合材料,并且使用了不同的方法对CNC的表面进行改性,研究了不同的表面处理方法对CNC复合Mn02的影响。通过研究,发现使用5M硝酸溶液处理CNC的表面,可以在CNC表面生长大量的晶须状的纳米MnO2。本文还研究了在CNC的表面生长晶须状纳米Mn02对CNC的电化学特性的影响。实验结果表明：在CNC的表面均匀地生长着晶须状的纳米Mn02,纯的CNC在扫描速率为10mV/s时得到42F/g的比电容,CNC/MnO2复合材料在同等条件下作为超级电容器电极所获得的最高比电容为387F/g。与其他复合纳米MnO2的碳基材料相比,由于CNC/MnO2复合材料的电化学特性较优良,CNC/MnO2复合材料被视为超级电容器电极材料最有前景的候选之一。

关键词：超级电容器碳纳米线圈二氧化锰复合材料

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碳纳米线圈载流子输运及其温湿度响应研究

碳纳米线圈载流子输运及其温湿度响应研究

作者：赵斯麒广西大学

学位级别：硕士

由于独特的螺旋形貌和多晶-非晶交织的内部结构,碳纳米线圈表现出优良的力、热、电、光等物理特性。前人提出了碳纳米线圈的跳跃型电导,但与载流子输运相关的两个重要参数,载流子浓度和迁移率,尚未见报道。本论文围绕碳纳米线圈的电子... 详细信息

由于独特的螺旋形貌和多晶-非晶交织的内部结构,碳纳米线圈表现出优良的力、热、电、光等物理特性。前人提出了碳纳米线圈的跳跃型电导,但与载流子输运相关的两个重要参数,载流子浓度和迁移率,尚未见报道。本论文围绕碳纳米线圈的电子学特性开展了系统研究,并与其结构特征相互关联起来。在此基础上,探讨碳纳米线圈对温度湿度的响应,并通过物理化学方法调控其响应特征,为实现其进一步的光电子和柔性电子应用打下理论基础。论文第二章首次采用电场调节和有限元分析的方法,对碳纳米线圈的载流子迁移率()和浓度(9))进行了研究,得到室温下的载流子迁移率为21cm/Vs,载流子浓度为1.6×10 cm。在290 K～350 K温度范围内,增加了0.8～1.6倍,而电导率仅增加了5%～14%。这决定了载流子浓度随温度的升高而显著降低,据此我们提出了sp晶粒的热膨胀假设。变温XRD表征将载流子浓度的降低归因于sp晶粒在c轴方向的热膨胀,此时碳纳米线圈中有大量的空位为膨胀提供了空间。膨胀时,sp颗粒之间的间距压缩导致载流子散射减少,载流子迁移率增大。sp颗粒中原子间相互作用减弱增加了带隙,降低了态密度,决定了载流子浓度的减小。沿单个碳纳米线圈长度方向的四电极表征揭示了载流子迁移率随生长过程的减小,载流子浓度随生长过程的增加趋势,阐明了缺陷水平与载流子迁移率之间的负相关以及缺陷水平与载流子浓度的正相关关系,并预测了碳纳米管的潜在光电应用。论文第三章采用了多种方法对碳纳米线圈的物理化学结构进行改性,包括1200°C退火、HCl、NHHO和HO处理,以调节其湿度响应,并分析其响应机理。我们实验证明了碳纳米线圈的p型导电特性和吸附水分子的施主特性,这两种特性不受处理方法的影响。结果表明,NHHO处理显著抑制了碳纳米线圈的湿度响应(几乎没有响应),但不影响碳纳米管的温度响应,而退火处理同时抑制了碳纳米线圈的湿度响应和温度响应。由于碳纳米线圈中含有大量的空位、缺陷和官能团,NHHO处理在碳纳米线圈中引入了非挥发性水分子,阻止了水分子的进一步吸附,抑制了碳纳米线圈的湿度响应。通过这种方法,我们实现了一种独立的碳纳米线圈温度传感器,它不受湿度变化的影响,为基于单根碳纳米线圈的、与湿度和应变无关的器件铺平了道路。

关键词：碳纳米线圈载流子迁移率载流子浓度湿度温度柔性传感器

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碳纳米线圈@碳纳米管锂金属负极宿主研究

碳纳米线圈@碳纳米管锂金属负极宿主研究

作者：赵慧桐大连理工大学

学位级别：硕士

金属锂因其高比容量和低电化学电位被认为是下一代最具潜力的锂电池负极材料之一。然而,无宿主的二维锂片负极在充放电过程中产生的体积膨胀,以及锂枝晶的生长是影响电池性能和安全的关键问题。碳基三维结构因其轻质、电化学性能稳定、... 详细信息

金属锂因其高比容量和低电化学电位被认为是下一代最具潜力的锂电池负极材料之一。然而,无宿主的二维锂片负极在充放电过程中产生的体积膨胀,以及锂枝晶的生长是影响电池性能和安全的关键问题。碳基三维结构因其轻质、电化学性能稳定、导电性好以及比表面积高的特点而成为解决上述问题的重点结构材料。典型的代表为碳纳米管(CNT)和石墨烯基三维结构,然而,其严重的团聚和堆叠问题限制了其优势的发挥。因此,本文将具有优异分散性的螺旋碳纳米线圈(CNC)插入到CNT团簇中形成CNC@CNT三维结构,从而解决CNT的团聚问题,并使其充分发挥高比表面积的优势。同时,CNC的插入能保证结构的高孔隙性,为锂离子提供快速传输路径和充足的沉积空间,改善锂的沉积行为,抑制锂枝晶的形成。另外,CNC的超弹性特性能够缓解电极在多次循环后的体积膨胀。具体内容如下:本研究将CNT和CNC均匀混合,然后通过简单的真空抽滤工艺制得了具有多孔结构的CNC@CNT膜。CNC的引入使得CNT比表面积由154.8 m g增加至258 m g,显著提升了电极的比表面积。同时CNC的螺旋中心孔洞的存在使得三维结构具有65%的高孔隙率,使得锂离子在CNC@CNT电极中有更快的离子扩散行为,并提供了丰富的沉积空间。该电极在0.5 m A cm的电流密度下实现了平坦、均匀的锂沉积,没有枝晶的形成。并且超弹性体的CNC使整个电极结构能够释放循环过程中的部分应力,在50圈沉积/剥离的过程后体积膨胀率仅为10.7%,保证了电极结构的稳定性。该电极在半电池中展现良好的亲锂性,在0.5 mA cm时呈现出11.8 mV的低过电位,经过近200次的长时间循环后平均库仑效率为97.3%。以CNC@CNT电极制得的全电池在0.5C的倍率下具有142.12 m Ah g的比容量,锂离子在电极结构中的良好动力学行为使其在不同的高倍率下发挥了优于CNT和铜箔电极的良好电化学性能,展现较小的电池极化;在1C的测试倍率下,该电极经过100次的长时间循环测试后仍能具有96.8%的高容量保持率,具有良好的稳定性。这为碳基三维锂金属宿主的改进提供了一个很好的思路。

关键词：锂金属负极碳纳米管碳纳米线圈无枝晶缓解体积膨胀

碳纳米线圈/丁苯橡胶复合材料的制备与力学性能研究

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碳纳米线圈/丁苯橡胶复合材料的制备与力学性能研究

作者：祖帅大连理工大学

学位级别：硕士

橡胶材料广泛应用于光学精密仪器制造业、大型机械制造业、建筑业、航空航天业、国防军工业等多种行业。其中在光学精密仪器制造过程中,为了避免光源抖动以及测试光路抖动造成的测试结果不准确,人们会大量用到减震垫、隔震垫等橡胶制品... 详细信息

橡胶材料广泛应用于光学精密仪器制造业、大型机械制造业、建筑业、航空航天业、国防军工业等多种行业。其中在光学精密仪器制造过程中,为了避免光源抖动以及测试光路抖动造成的测试结果不准确,人们会大量用到减震垫、隔震垫等橡胶制品。所以在选用橡胶材料的时候一定要确保其具有优异的粘弹性、减震性、恢复性等力学性能,这时就需要使用填料对橡胶材料进行补强。将碳纳米材料作为橡胶填料,可以提升橡胶材料的导电性、导热性、减震性、气/液阻隔性等多方面性能,所以深入研究碳纳米橡胶填料是具有重要意义以及应用前景的。填充橡胶的补强效果与所添加填料的用量、尺寸、结构都息息相关,但是目前对碳纳米填料的研究还不是很全面,对于颗粒状、纤维状、片层状碳纳米填料的研究比较充分,而对于具有弹性的螺旋碳纳米填料多停留在模拟计算的阶段,没有系统化的对其补强效果进行研究,所以本文提出一种新型的碳纳米橡胶填料-螺旋碳纳米线圈材料,这种材料具有独特的弹簧状结构,并具有较好的杨氏模量9GPa以及泊松比0.27。本论文研究了将碳纳米线圈作为橡胶填料时,对橡胶力学性能的改善效果,同时将这种复合材料与炭黑/橡胶复合材料以及碳纳米管/橡胶复合材料的各项力学性能进行对比,研究了填料的形貌以及用量对橡胶力学性能的影响。具体的研究内容如下:首先研究了碳纳米线圈在可溶于橡胶的有机溶剂中的分散性,以及不同分散剂对碳纳米线圈在溶剂中分散性的提升效果。结果表明碳纳米线圈在甲苯溶剂中,配合着十二烷基硫酸钠分散剂能达到最佳的分散效果。其次研究了碳纳米线圈填料对丁苯橡胶力学性能的改善效果。结果表明随着碳纳米线圈在丁苯橡胶中填充量的增加,复合橡胶的拉伸恢复性、压缩恢复性以及压缩永久变形特性等力学性能也随之增加。添加1wt%碳纳米线圈的丁苯橡胶比纯丁苯橡胶的抗拉强度提升37.3%,添加1wt%碳纳米线圈丁苯橡胶的断裂伸长率比纯丁苯橡胶提升了21.0%,添加1wt%碳纳米线圈丁苯橡胶的压缩永久变形率比纯丁苯橡胶降低了8.62%,添加1wt%碳纳米线圈丁苯橡胶的5000次压缩循环过程中的受力情况基本没有变化,而纯丁苯橡胶在循环过程中的受力情况有很明显的波动变化。研究表明碳纳米线圈的添加对橡胶的粘弹性、恢复性等性能都有了很大的提升。最后研究了不同填料对丁苯橡胶力学性能的改善效果。结果表明纤维状碳纳米管自身的机械强度大,所以对橡胶的抗拉强度以及断裂伸长率等力学拉伸特性都有较强的补强效果。由于碳纳米线圈独特的弹性能够实现机械能可逆的存储与释放,所以弹簧状碳纳米线圈对于橡胶的拉伸恢复效率、压缩恢复效率、压缩永久变形率等恢复能力方面优势明显。表明碳纳米线圈对橡胶的力学性能有很好的改善效果,在制备减震橡胶、隔振橡胶等功能性橡胶方面有很好的应用前景。

关键词：碳纳米线圈碳纳米填料丁苯橡胶补强效果